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基于等几何分析的股骨模型静力学分析
  • ISSN号:1006-9348
  • 期刊名称:《计算机仿真》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]上海理工大学机械工程学院,上海200093
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51475309,61472111)
中文摘要:

在利用人体股骨静力学分析进行假肢替换的研究中,要求置换股骨结构能承受最大载荷,因此要对其进行模型构建与力学分析。应用传统有限元方法会在模型转换过程中产生较明显的误差。为解决上述问题,采用等几何分析方法改进股骨模型的构建与分析。将人体股骨点云数据作为输入量,利用体参数化方法构建用于分析的体参数化模型。然后将该模型的参数曲面块作为单元,将其控制点作为未知量节点,对股骨模型施加边界条件和外载荷。依据虚位移原理推导子单元刚度矩阵和总体刚度矩阵。最后通过求解线性方程组得到静力分析结果,同时给出了应力分布云图。对某股骨静力学分析进行实例验证,结果表明,用等几何分析方法进行股骨静力学分析是合理有效的。

英文摘要:

In the prosthetic replacement study, which used statics analysis of human femur, the femur structure should bear the maximum load, therefore its model building and mechanical analysis are necessary. Traditional finite element method may produce obvious errors in model transformation process. To solve this problem, by using the IGA method, this paper improves the ways of construction and analysis of femoral model, puts the points cloud data of human femur as inputs, uses the parametric method to construct the model, then puts the parametric surface block of the model as units and the control points as nodes, applies the boundary conditions and loads on the model. Based on virtual work principle, the stiffness matrix and global stiffness matrix are derived. By solving the linear equations, the analysis results are obtained and the stress cloud charts are drawed. An example of static analysis of femur shows that the proposed IGA method is reasonable and effective.

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期刊信息
  • 《计算机仿真》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航天科技科工集团公司
  • 主办单位:中国航天科工集团公司第十七研究所
  • 主编:吴连伟
  • 地址:北京市海淀区阜成路14号
  • 邮编:100048
  • 邮箱:jsjfz@compusimu;kwcoltd@public.bta.net.cn
  • 电话:010-59475138
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-9348
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3724/TP
  • 邮发代号:82-773
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:38378