不同腭穹隆形态上颌全口义齿三维有限元模型的建立

目的建立三种不同腭穹隆形态及牙尖斜度的上颌全口义齿及其下支持组织的三维有限元模型。方法根据三维坐标测量数据,在计算机上采用MATLAB6.1和ALGORFEAS软件建立三维有限元模型。结果得到尖、平、凹三种不同腭穹隆形态,牙尖斜度分别为0°、20°、30°的上颌全口义齿及其支持组织的三维有限元模型。结论该模型的建立为在不同加载方式下三种腭穹隆形态及牙尖斜度的上颌全口义齿基托及其下支持组织的应力分析奠定基础。     

桥梁结构钢裂纹塑性区的研究及应用

为了研究裂纹塑性对裂纹扩展的影响,利用工程简化算法、应力函数法、扩展有限元法对桥梁钢裂尖塑性区的尺寸和形状分别进行了计算;由于平面应力和平面应变情况下尾迹场循环塑性的特性不同,利用不连续扩展有限元对两种情况下尾迹场的循环塑性和塑性累积进行了模拟分析,探讨了裂尖塑性区、循环塑性区的形成和尾迹场产生压应力的机理.研究结果表明:裂尖塑性区尺寸与应力水平（名义应力与屈服极限的比值）的平方成正比,当应力水平大于0.4时,裂尖塑性区尺寸需要考虑应力水平的影响;裂尖塑性区的形状以蝶形向前伸展,使裂纹尾迹场免受裂尖高应力场的拉伸作用,有利于裂纹闭合;裂尖塑性区存在材料的逆向流动,在循环塑性区裂纹表面的塑性累积产生压应力效应有利于裂纹提前闭合,这种塑性诱发的裂纹提前闭合对研究变幅加载、过载引起的裂纹扩展滞后有重要意义.      

不同材料嵌体修复邻牙合(Ⅱ类)洞型的三维有限元研究

目的应用三维有限元分析不同材料嵌体修复邻牙合(Ⅱ类)洞型后牙体组织的应力变化趋势。方法采用锥形束CT(CBCT)扫描的方法,应用Mimics、Geomagic逆向工程等软件建立含嵌体修复的邻牙合面(Ⅱ类)洞型三维有限元模型,并求解分析各模型中垂直、侧向力(舌向45°)加载条件下牙体主应力峰值及不同嵌体修复邻牙合(Ⅱ类)洞后牙体的Von-mises应力分布状况。结果建立了包含牙釉质、本质、髓腔以及牙周膜、牙槽骨的精细下颌第一磨牙邻牙合面(Ⅱ类)近中-牙合(MO)洞型不同嵌体修复三维有限元模型。侧向加载(舌向45°)时牙体的应力峰值明显高于垂直加载,2种加载下4种材料应力值按照降序排列为:钴铬合金>金合金>瓷>树脂。4种不同材料对牙体组织的应力分布相似,牙体的应力峰值主要在洞底部牙本质所对应的髓腔处。结论在下颌第一磨牙邻牙合面(Ⅱ类)洞型的嵌体修复中,与其他3种材料相比,树脂嵌体因其与牙体组织更加相近的弹性模量而产生对牙体组织更小的应力,有利于减少牙折等危险。     

下颌桩核基牙式全口覆盖义齿基托及支持组织的应力分析

目的　分析下颌桩核基牙式全口覆盖义齿基托及其支持组织的应力分布状况 ,为临床工作提供实验依据和指导。方法　应用三维有限元法研究下颌桩核基牙式全口覆盖义齿基托及支持组织的应力分布特点 ,计算基托、黏膜、皮质骨的应力值并与自然基牙作对比分析。结果　基托在基牙周围有明显应力集中 ;双侧磨牙区牙槽嵴顶处的黏膜应力值相对较大 ;皮质骨主要承受压应力 ,在基牙周围有明显应力集中。结论　基托在基牙处易折裂 ;基牙周围皮质骨受力较大 ,易发生骨吸收 ;桩核对义齿基托及黏膜的应力分布无明显影响 ,对皮质骨的应力分布有一定影响     

纯钛桩核及纤维桩核冠修复上颌中切牙薄壁残根后的有限元应力分析

目的通过建立纯钛桩核冠及纤维桩核冠修复上颌中切牙薄壁残根的三维有限元模型,分析正常咬合情况下两种桩核系统修复上颌中切牙薄壁残根后的应力分布。方法使用Inveon Micro-CT断层扫描技术以21μm最小层间距扫描上颌中切牙切缘至牙根全长,获得横断面DICOM格式数据,利用Inveon Research Workplace图像分析软件进行上颌中切牙外形重建,结合医学逆向工程软件Mimics、Geomagic、Catia建立三维有限元模型。用Ansys Workbench软件对所建模型进行网格划分和模拟加载,利用有限元分析法比较两种桩核系统修复后牙根的应力分布。结果纤维桩核修复组牙根牙本质最大主应力、剪切应力、等效应力峰值均比纯钛桩核修复组减少60%左右,纯钛桩核修复组牙根各区域应力值均大于纤维桩核修复组。同时,两组应力集中区域均出现在牙根唇侧中上1/3,该区域纯钛桩核组应力值达到37.73MPa,为纤维桩核修复组的1.9倍。结论有限元分析提示,上颌中切牙薄壁残根的两种修复方式中,纤维桩树脂桩核冠能更好地避免牙根的应力集中,从而有效降低牙根折裂的概率,可为临床薄壁残根的修复设计提供参考。     

不同牙体高度箍结构前牙桩冠的三维有限元分析

目的 探讨桩冠修复中不同余留牙体高度及箍结构形式的应力分布特点和箍效应的生物力学机制.方法 模拟临床建立箍包绕不同牙体高度的上颌中切牙烤瓷核桩冠三维有限元模型,通过静态加载分析牙本质受力情况.结果 牙本质应力分布呈现出从颈部向根尖部逐渐增高的趋势.牙体预备形成箍结构修复后能减小牙根各部位应力值,减小程度依包绕部位和高度而变,箍结构包绕1 mm牙体高度能明显降低牙体颈部应力值,包绕2 mm牙体时应力降低反而不明显.结论 冠边缘包绕1 mm牙体可产生明显的箍效应,而包绕2 mm牙体修复时应根据牙体情况而定.     

局部应力差异对压杆弹性稳定的影响

为研究在不同形式荷载作用下局部应力差异对加载端自由压杆弹性稳定的影响,基于有限元理论探讨了在点加载及面加载情况下压杆的弹性稳定性能.以平面梁单元为例,通过对荷载作用端附近单元的几何刚度矩阵进行调整,模拟了加载形式对加载区局部应力的影响,并通过特征值求解,研究了其对压杆弹性稳定的影响.研究结果表明:加载形式的不同会显著影响加载端自由压杆的稳定临界载荷,但不会影响加载端受约束方向上的稳定临界载荷;长细比介于50~280范围内的一端固定、一端自由的受压圆柱,面加载情况下的弹性稳定临界载荷约为点加载情况下弹性稳定临界载荷的2.14倍.      

基于切槽法的混凝土梁体现存应力测试研究

针对平行切槽法测试混凝土构件现存应力的测试技术开展研究,理论模拟分析了不同初始应力、切槽方式、切槽深度等参数对应力释放效率的影响,并进行试件测试实验.利用拆除下的20 m后张预应力混凝土板梁构件进行加载试验,测得构件现存预应力状况,进行切槽法应力释放测试试验,获取切槽法表面压应力测试值.研究结果表明:利用切槽法进行混凝土构件表面应力测试,切槽深度达到切槽间距的1/3时,可完成构件表面正应力的释放,实梁构件的最大正应力释放测试值可达到实存正应力值的80％左右.     

功能状态下无牙颌患者髁状突的应力分布研究

目的构建无牙颌包括下颌骨的颞下颌关节(TMJ)三维有限元模型;探讨戴用全口义齿无牙颌患者在牙尖交错位紧咬牙时颞下颌关节髁状突的应力分布特征。方法以活体人颅为标本,采用螺旋CT断层扫描技术,图像数字化处理等方法在计算机上构建模型,然后在载荷状态下,利用ANSYSV8.0软件进行运算分析。结果建立了无牙颌下颌骨和颞下颌关节三维有限元模型,并在此模型后牙相应位点加载、运算、分析显示:髁突近颈部应力力值明显大于近顶区;前、后斜面由外向内力值逐渐减小;外、内侧由前向后力值逐渐减小,前斜面、外侧上1/2(近髁突顶)区域压应力占主导地位,下1/2(近颈区)区域以拉应力为主,下外侧为主要应力集中区;后斜面及内侧上1/2以拉应力为主,下1/2以压应力为主。结论戴用息止间隙为2mm的全口义齿无牙颌患者,髁状突各区域拉、压应力并存,但每个区域应力分布特征及水平有较大差异;前斜面外侧即关节功能区应力水平明显高于其他区域,符合正常人TMJ功能的特点。     

酸雨环境-荷载耦合作用下拉索腐蚀损伤机理研究

通过开展拉索镀锌钢绞线在酸雨环境/荷载耦合作用下的人工加速腐蚀试验,对斜拉索施加交变荷载、静态荷载和无荷载,得出3种加载方式与腐蚀速率的关系,并论述了钢绞线应力腐蚀疲劳损伤的特点与机理;采用ANSYS有限元软件对不同腐蚀情况下的斜拉索进行数值模拟,分析了钢绞线均匀腐蚀、表面蚀坑深度对钢丝等效应力分布状态的影响。研究表明:加速腐蚀试验中的钢绞线,受到复杂荷载的构件在同等腐蚀环境中的腐蚀速率更高;腐蚀试验前期,应力腐蚀和腐蚀疲劳对抗拉强度的影响不大,3种加载方式之间的抗拉强度无明显差异,腐蚀试验中后期,抗拉强度开始急剧下降,交变应力加载试件出现抗拉强度短暂提高的现象;钢绞线腐蚀越严重,其在役状态时钢绞线表面蚀坑附近的应力就越大。     

层次分析法在隧道断面多目标优化中的应用

利用有限差分软件对不同矢跨比的隧道开挖后的应力分布、应力集中、洞周位移、拱顶下沉和塑性区面积进行数值模拟分析。运用层次分析法,对影响隧道断面的各因素进行分析和调整,建立层次关系,构造阶层结构,给出层次分析法的算法流程,应用于四个不同矢跨比的隧道断面,以开挖面积、洞周水平收敛位移、拱顶下沉位移量、开挖后围岩塑性区面积和应力集中系数为指标,在满足隧道建筑限界的前提下,选择最优断面形状。     

桩核高度对下颌桩核基牙式全口覆盖义齿应力分布的影响

目的研究桩核高度对下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及其支持组织应力分布的影响,为临床工作提供实验依据和指导。方法建立下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及其支持组织的三维有限元模型,对义齿行全牙列垂直加载,分别计算当桩核根外段高度为3、4、5、6mm时义齿及其支持组织的应力值并进行比较研究。结果随着桩核根外段高度的增加,基牙牙本质、牙周膜、义齿基托及皮质骨的应力增大,黏膜的应力分布无明显改变。结论在保证义齿固位的前提下,应尽量降低桩核高度,维护组织健康。     

结构层模量对路面力学响应影响的三维数值分析

目前关于路面结构层模量对路面结构力学响应影响的研究一般是利用弹性层状理论进行分析。从三维数值分析的角度，分别从路表弯沉、面层和基层内的压应力及拉应力等方面说明了结构层模量及基层条件对路面结构力学响应的影响。分析认为路面各结构层模量的提高能减小路面表面弯沉，较高的基层模量会增大面层内的压应力，较高的底基层模量能减小基层底面的拉应力。有关分析结果对路面结构的设计和施工具有参考价值。     

基于临界域法的桥梁钢丝腐蚀疲劳寿命

为评估桥梁钢丝服役期间的腐蚀疲劳性能,采用临界域法,根据钢丝腐蚀坑局部应力梯度求解临界距离.采用精细有限元法,建立了钢丝腐蚀疲劳寿命预测模型;通过圆形、三角形和含切口的三角形3种形状腐蚀坑钢丝的疲劳试验,获得了它们的疲劳寿命,并与疲劳寿命的预测结果进行比较.研究结果表明:轴向应力分布决定钢丝的疲劳强度;临界距离随应力集中效应增强而减小;腐蚀钢丝的剩余寿命可根据应力集中系数评估,应力集中系数大于3的腐蚀钢丝应考虑更换.      

下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及支持组织三维有限元模型的建立

目的　建立下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及支持组织的三维有限元模型 ,为研究这一义齿修复形式的生物力学特性和优化修复体设计奠定基础。方法　应用激光三维扫描测量技术和计算机辅助设计 ,建立下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及支持组织的三维有限元模型。采用全口义齿患者最大牙合力均数 ,在义齿全牙列垂直加载。结果　建立了下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及支持组织的三维有限元模型。结论　该模型在边界设定、加载方式、加载量方面更接近口内真实情况 ,可用于下颌桩核基牙式全口覆盖义齿及支持组织的应力分布研究     

混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层温度应力分析

为了探求混凝土箱梁桥沥青混凝土铺装层在温度变化条件下引起开裂的破坏机理,采用现场监测与理论仿真模拟相结合的手段研究了沥青混凝土铺装层在低温、高温季节,以及夏季阵雨引起大幅降温等情况下的温度场分布及引起的温度应力,并与车辆荷栽作用下的沥青混凝土铺装层力学响应进行了对比分析．计算结果表明,沥青混凝土铺装层在大幅降温条件下产生的拉应力要明显大于日变化条件下的计算结果;由实测温度场得到的拉应力峰值出现在沥青混凝土铺装层表面;大幅降温引起的铺装层拉应力要大于车载作用下的计算结果;在沥青混凝土铺装层的设计中要重点考虑温度荷载的作用．