椎弓根螺钉器械横杆作用的生物力学研究

目的　研究横杆对不同类型椎弓根螺钉器械稳定性的影响程度。方法　AF、Dick、VSP钢板三类椎弓根螺钉器械被安装在加载模型上 ,分别在 0、1、2个横杆状态下施加旋转扭矩 ,加载负荷为 2Nm、5Nm、8Nm ,记录不同负荷下的角位移 ,结果行成组设计资料t检验。结果　在 2Nm扭矩下 ,VSP与Dick组加用横杆角位移减少较小 (P >0 .0 5 ) ,AF组的角位移减少较多 (P <0 .0 5 )。在 5Nm、8Nm扭矩下 ,加用横杆后各型器械的稳定性明显增加 (P <0 .0 5 ) ,加用 2个横杆的角位移较 1个横杆的角位移明显减少 (P <0 .0 5 )。结论　横杆可以提高椎弓根螺钉器械的稳定性 ,加用 2个横杆效果优于加用 1个横杆 ;加用横杆可明显加强钉棒系统椎弓根螺钉器械的轴向稳定性     

胸腰椎爆裂骨折经后路椎弓根螺钉复位的生物力学研究

目的　为经椎弓根复位固定和椎弓根螺钉的弹性设计提供生物力学依据。方法　应用人湿润尸体脊柱 ,模拟L1爆裂骨折 ,进行后路经椎弓根内固定 ,测试骨折复位过程中螺钉上的应力变化及其范围 ,分析复位程度与应力应变的关系。结果　应变在复位开始阶段比较小 ,变化平缓 ,当骨折复位达到椎体高度的 75 %时 ,应变出现明显的上升趋势 ,直到复位达椎体高度 90 % ,复位达到椎体高度的 91%～ 95 %时 ,应变曲线变平直 ,最大应变左侧螺钉 98.4±10 .3,右侧 10 1.2± 13.4 ,进一步撑开 ,应变显著增加 ,最大可达 2 0 6 .6 ,且无规律性。应力左侧 (34.6 4± 3.84 )N ,右侧(35 .5 4± 3.6 0 )N ,力矩左侧 (5 .2 0± 0 .5 8)Nm ,右侧 (5 .33± 0 .5 4 )Nm ,两侧螺钉上应力与力矩均无显著性差异。结论　椎体爆裂骨折行后路经椎弓根固定 ,复位时 ,复位力矩介于个 4 .5～ 6 .0Nm之间是安全的 ,既可满意复位又可以防止过度撑开造成椎体分离     

平行四边形闭口薄壁杆件的空间力学行为

为探索平行四边形闭口薄壁杆件在弯距、轴向压力作用下的力学行为,对郑州黄河公路铁路两用桥平行四边形断面的主桁杆件进行了静力试验,并通过斜弯曲理论和有限元模型分析了其空间力学行为.结果表明:在轴向压力作用下,整个截面受力均匀,腹板倾角对应力分布的影响很小;在弯矩作用下,斜弯曲引起的截面顶、底板应力分布不均匀,且不均匀程度随腹板倾角增大而增大.     

经皮椎弓根螺钉与Wiltse入路复位内固定术治疗无神经症状胸腰椎骨折的疗效对比

目的比较经皮椎弓根螺钉与Wiltse入路复位内固定术治疗中青年无神经症状胸腰椎骨折的临床疗效。方法对2015年3月至2018年3月间在西安交通大学第一附属医院骨科诊治的108例无神经症状的胸腰椎骨折患者进行前瞻性研究,依从随机化原则,将54例分为经皮椎弓根螺钉复位内固定组(A组),另54例分为Wiltse入路复位内固定组(B组)。比较A组和B组患者的手术时间、术中出血量、切口长度、术中透视次数和术后住院时间,比较两组术前、术后3 d及每次复查时的视觉模拟评分法(visual and logue scale, VAS)评分,以及术前及术后即刻、术后3个月、术后1年、术后3年椎体的前缘高度压缩率、Cobb角,术前及术后3个月、术后1年、术后3年的Oswestry功能障碍指数(oswestry disability index, ODI)。结果 108例患者均获得随访。两组的手术时间、术中出血量和术后住院时间均无统计学差异(P>0.05)。B组术中透视次数明显少于A组(P<0.05),而切口长度相较于A组则更短(P<0.05)。两组术前、术后及随访时的VAS评分和ODI值无显著差异(P>0.05),而B组术后和随访时的椎体前缘高度压缩率、Cobb角均明显低于A组(P<0.012 5)。结论经皮椎弓根螺钉内固定术与Wiltse入路复位内固定术治疗无神经症状胸腰椎骨折均安全有效。但Wiltse入路的术中透视次数明显减少,且切口长度小于经皮椎弓根螺钉复位内固定组,术后的椎体前缘压缩率以及Cobb角均低于经皮椎弓根螺钉复位内固定组,临床疗效更好。     

船体极限纵向强度及其统计量的计算

研究了一种计算船体极限纵向强度的实用方法。给出了构成船体梁横剖面的单元在轴向压力作用下的平均应力－应变关系，分析船体梁在纵弯曲时的逐步崩溃行为，求船体纵向弯矩－曲率关系，并求船体极限纵向强度的统计量，给出了计算实例。     

非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

钢筋混凝土偏心受压构件受压承载力的合理分析

依据弹塑性力学原理,讨论了钢筋混凝土偏心受压构件截面分析的一般方法,研究了构件在轴心压力和弯矩的联合作用下,构件正截面的受力性能及承载力问题.通过理论分析和具体实例,结合钢筋混凝土偏心受压构件的截面计算问题,对教材中传统计算及论文中精确计算的结果进行了比较,认为在进行截面设计时,截面复核的步骤不容忽视,且明确此时轴向力设计值并不等于轴向受压承载力设计值,由此给出合理的分析方法,以便于工程计算及分析的合理化.     

轴向与横向力同时作用下柔性桩的分析

本文导得了按Winkler假设范围内轴向与横向力同时作用下等截面均质桩基挠曲的微分方程。给出了桩轴侧向位移、转角、弯矩及剪力的基本方程组的解。指出轴向力对柔性桩受力变形的影响程度是与桩身的压应变,桩身材料和土的弹性性质以及桩身横截面的几何形状和尺寸有关,并对桩顶为自由端时在横向集中力和集中弯矩作用下的柔性极,在不计轴向力的影响而按经典理论所得的解提出了一些重要的修正。     

改良椎管扩大成形术和后路椎弓根螺钉固定术在腰椎椎管肿瘤手术中的比较

目的对比改良椎管扩大成形术和后路椎弓根螺钉固定术在腰椎椎管肿瘤手术中的应用,评价两种术式手术情况、并发症以及对于术后神经功能改善情况和腰椎稳定性的影响。方法回顾性分析114例腰椎椎管肿瘤患者的临床资料,其中66例行改良椎管扩大成形术,48例行后路椎弓根螺钉固定术,比较两组手术时间、出血量、术后脑脊液漏发生率。以及术后3、6、12、24月腰椎不稳发生率、JOA评分及JOA评分改善情况。结果改良椎管扩大成形术患者手术时间、出血量、术后脑脊液漏发生率优于后路椎弓根螺钉固定术患者。两组间统计学有明显差异(P<0.01)。两组在术后腰椎不稳发生率比较无差别(P>0.05)。两组在术后3、6、12月JOA评分变化及JOA评分改善率方面无明显差异(P>0.05)。后路椎弓根螺钉固定组24月JOA评分变化及JOA评分改善率优于改良椎管扩大成形术组。结论改良椎管扩大成形术和后路椎弓根螺钉固定术都有很好的术后腰椎稳定效果,术后脊髓神经功能恢复良好。远期神经脊髓功能改善方面后路椎弓根螺钉固定术优于改良椎管扩大成形术。     

双幅桁架组合梁空间受力研究

双幅桁架组合梁是通过横向联结系将A,B两个单幅桁架组合梁连接到一起组成新结构,为了了解该组合梁的受力性能、变形能力、破坏机理以及各个杆件的内力分布规律等,设计并制作试件,通过对试验梁A幅静力加载试验,分析其位移、沿截面高度纵向应变、混凝土板顶纵向应变、斜腹杆轴向应变以及横向联结系轴向应变随荷载的发展变化。通过ABAQUS有限元分析软件建立相同试件模型并且后处理,比较试验研究成果,验证模型的合理性。研究表明,施加单幅对称荷载时该组合梁具有良好的承载能力和变形能力;破坏形态为A幅弯曲破坏的同时伴随着受拉腹杆节点的冲剪破坏,B幅仅斜腹杆受轴力且影响较小;剪力滞系数在梁肋处达到峰值,说明梁肋处应力分布最不均匀,系数纵向影响范围只位于加载点附近,变形集中于中间区域;下弦杆除了承受轴向力,弯曲效应对杆件的受力影响较大,不容忽视。     

某型单缸机连杆结构强度仿真与试验研究

在对某型单缸机连杆仿真计算的基础上,搭建了杆静强度试验平台,考核了该型连杆在最大拉力及最大压力两种工况条件下的应力分布情况,结果表明：在最大拉力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为9 MPa,相对误差最大为12.6%;在最大压力工况下,试验与仿真的结果绝对误差最大为19 MPa,相对误差最大为6.9%.仿真计算与试验的结果均表明连杆杆身最小截面、小端孔与杆身过渡位置、大端孔与杆身过渡位置、小端油孔位置受到较大的应力作用.     

冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为

为了揭示冲击碾压动荷载下水泥混凝土路面结构的力学行为,基于动力三维有限元分析方法,考虑材料的弹塑性,拟定纵横板边、板中及板角4种典型荷载位置,在四楞冲击压路机冲击碾压水泥混凝土路面时,分析了路面各层结构的受力和变形特征。研究发现,各工况下混凝土板底部承受纵、横向弯拉应力是旧面板破裂的主要原因,基层与旧面板一起处于双向弯拉状态,土基三向受压,不同工况存在不同的有效影响深度。冲击碾压板角时,路面板竖向位移最大,影响深度最深;而冲击板中位置时,板竖向位移最小,分布最均匀,此时板体以纵向弯拉为主,易形成横向裂缝;当冲击纵向板边时,板体以横向弯拉为主,易形成纵向裂缝。可见,路面破碎效果是地基刚度、冲击能量与冲击位置的综合函数,建议基于具体路况选择相应的施工方案。     

基于纤维单元的斜跨异型拱桥极限承载力分析

斜跨异型拱桥拱肋同时受到面内和面外索力作用,为双向压弯构件,受力具有明显空间特征.采用梁单元纤维模型材料非线性方法,同时考虑几何非线性,对张家口通泰大桥进行极限承载能力全过程分析.随着荷载的不断增加,吊索逐根达到承载极限;拱肋同时发生面内、面外变形;一侧拱脚附近截面在轴力和面内、面外弯矩的共同作用下,逐步进入塑性;最后吊索全部屈服,主梁受力接近于简支梁,跨中截面形成塑性铰,全桥结构达到承载极限.纤维模型能够准确模拟拱肋双向压弯荷载下截面逐步进入塑性的全过程,适用于复杂受力构件梁单元材料非线性计算.     

外圆内椭管片结构内力计算模型

为了使地铁隧道适应地层荷载的不均匀性,参考异形管片结构形式,同时兼顾制作与施工等因素,提出外圆内椭管片结构,以保证管片结构最不利位置的刚度满足安全要求,并适当降低管片其他位置的刚度,充分利用材料特性;采用刚度阶梯折算法求解外圆内椭管片的柔度系数与自由项,建立外圆内椭管片的计算模型;参照实际工程地质条件,研究外圆内椭管片的内力分布特点;利用《铁路隧道设计规范》(TB 1003—2016)对外圆内椭管片的安全性进行评价。计算结果表明:相比于等刚度管片,在相同的荷载条件下,外圆内椭管片减小了管片结构拱顶与拱底的弯矩,将最大弯矩与最大轴力转移至拱腰,在验算时重点分析管片结构拱腰处的内力能否满足安全条件即可,简化了安全验算内容;在稳定性方面,等刚度管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为3.07、18.05和2.45,外圆内椭管片在拱顶、拱肩与拱腰处的安全系数分别为2.79、14.86和2.21,虽然较之等刚度管片略有降低,但仍然大于安全验算要求规定的最小值2.0,可充分发挥混凝土的材料特性;在内部空间方面,外圆内椭管片在外径与等刚度管片一致的情况下,等刚度管片的内部空间面积为22.9m2,而外圆内椭管片的内部空间面积为23.76 m2,明显大于等刚度管片面积,因此,可在不扩大外径的条件下,增加了内部空间面积,提高了内部空间利用率。      

组合载荷作用下动车牵引电机转子系统弯扭耦合振动特性

为了研究组合载荷作用下动车组用牵引电机转子弯扭振动机理和识别典型故障特征, 依据动车牵引电机结构特点, 将其转子结构离散化为集总质量盘轴系统, 得到了电机转子系统的10自由度弯扭力学模型; 考虑定转子静动气隙偏心引起的不平衡磁拉力、转子质量偏心引起的机械不平衡力、转子重力以及电机驱动转矩和负载转矩等径向和扭转载荷作用, 利用拉格朗日方程法建立了牵引电机转子系统弯扭耦合运动微分方程; 基于Runge-Kutta法求解和分析了不同组合载荷工况作用下的转子系统弯扭振动特性。分析结果表明: 由转子质量偏心造成的系统弯扭自由度耦合关系, 使得牵引电机转子系统的弯扭振动特性受到转子径向和扭转载荷的共同影响, 且影响规律符合转子质量偏心耦合规律; 在全部径向和扭转载荷作用下, 牵引电机转子的径向振动包含零频、转频、二倍转频、弯振固有频率、二倍供电频、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率与转频组合等频率成分, 其中转频成分对应的弯振幅值最大, 而脉动转矩频率与转频的组合频率的振幅非常小, 说明脉动转矩对牵引电机转子径向振动的贡献并不明显; 在全部载荷作用下牵引电机转子的扭转振动包含转频、二倍转频、弯振固有频率与转频组合、二倍供电频与转频组合、脉动转矩频率等频率成分, 其中脉动转矩频率成分对应的扭振幅值最大, 其次由重力和不平衡磁拉力引起的转频成分对应的扭振幅值也较大, 且基本具有同一数量级, 表明它们对扭振的贡献均不能忽略。      

集中荷载作用下部分预应力混凝土箱形截面约束梁抗剪强度试验研究

本文应用变角桁架模型和软化斜压力场理论,对所做的12片部分预应力混凝土箱形截面约束梁在弯矩-剪力作用下的抗剪强度进行了分析。着重研究了抗剪强度随剪跨比、预应力值和配箍率变化的规律。并引入了随剪跨比变化的系数K以反映集中荷载作用下的竖向压应力Δσ,对抗剪强度的影响。理论分析和试验结果进行了比较,符合程度较好。     

压弯复杂应力下焊趾局部应力一应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关．同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律．由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略．     

压弯复杂应力下焊趾局部应力-应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关.同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律.由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略.     

压弯荷载作用下圆截面混凝土桩的损伤分析

运用Lem aitre损伤规律对土木工程中使用的混凝土圆截面桩受压弯荷载下进行损伤分析,推导了无量纲轴向力和无量纲弯矩的表达式,计算了不同失效应变对应的弯矩规律,以及不同失效应变和中性轴的无量纲位移之间的关系。分析结果可作为估算实际工程中混凝土圆截面桩抗弯承载力的参考依据。