人体颈部动力学响应分析有限元模型的建立和验证

根据汽车碰撞事故中人体颈部损伤防护技术研究的需要。建立了一个人体颈部三维有限元模型。该模型参照人体解剖结构模拟了颈椎骨、椎间盘、小关节、韧带、肌肉和软骨等组织，共由15811个单元构成。各组织的材料特性采用了弹性、粘弹性、和刚性材料模型来描述．模型用前碰撞志愿者实验数据进行了验证。其头部的加速度、位移曲线与实验数据得到了较好的吻合。本文初步研究了软组织特性参数对于颈部运动的影响。该模型具有较高的生物逼真度，可对头颈部在汽车碰撞载荷条件下的加速度、速度、位移等动力学响应参数进行分析研究。     

人体下肢有限元动力学分析模型的建立和验证

为了研究行人碰撞事故中人体下肢的生物力学响应和损伤机理，建立了一个人体下肢有限元模型．模型按人体解剖学结构建立，由髋骨、股骨、胫骨、腓骨、膑骨、足骨、韧带、腱、关节囊以及髋关节、膝关节和踝关节构成．采用了壳单元和线性弹簧-阻尼单元来模拟骨骼和软组织．模型的边界和载荷条件根据汽车行人侧碰撞实验条件确定．通过比较仿真和实验在横向碰撞载荷条件下的剪切、弯曲响应结果，验证了模型的生物逼真度．分析了在不同加载条件下有限元模型的生物力学响应和应力分布，以及与下肢损伤风险的关系．     

葡萄果实碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对葡萄在收获、储运过程中的碰撞损伤问题,对其进行不同高度的跌落碰撞试验,采用高速摄像机拍摄碰撞过程,分析跌落碰撞速度与果实碰撞损伤程度之间的关系;进行应力松弛试验;基于ABAQUS建立葡萄果实碰撞力学模型,进行跌落碰撞仿真试验,并对其进行有限元分析,将有限元分析结果与碰撞试验结果进行比较。结果表明:当葡萄的碰撞速度从0.5m/s增大到3m/s时,变形量从1.1mm增加到4.2mm,恢复系数由0.5减少到0.4;当葡萄碰撞速度达到1.5m/s时,果实内部开始发生较大损伤,此时内部最大碰撞应力为0.19MPa;当碰撞速度≤1.5m/s时,所建立的葡萄果实碰撞力学模型具有很高的精度,误差为8%。     

基于动量定理的汽车碰撞模型的同一性研究

为了研究基于动量定理的汽车碰撞模型的同一性,分析了2种典型模型建模坐标系的差别.应用理论和实车碰撞试验相结合的方法,对2种模型的同一性进行了研究.在上述研究的基础上,应用2种模型对同一起汽车碰撞事故进行了分析,结果表明：合理选择力学参数能够保证2种模型计算结果相同,从而研究验证了以质心为坐标原点和以碰撞点为坐标原点建立的汽车碰撞模型的同一性,可为应用同类模型得到的汽车碰撞事故分析结果的相互验证提供依据.     

汽车—护栏碰撞的仿真模型

运用计算机仿真技术，对汽车同护栏等路边设施的碰撞过程进行了仿真分析，用欧拉法和拉格朗日法建立了汽车三维运动分析模型，确定了汽车－护栏的弹性碰撞模型并描述了逻辑判断，提出了汽车与护栏碰撞后汽车的接触面积、碰撞力和碰撞力矩的算法，给出的应用实例的仿真结果表明，研制的仿真软件可用于路边设计和预测汽车的性能。     

基于CT图像颈椎有限元模型的建立及验证

针对目前在颈部损伤机理的研究中尚未有适合中国人体型特点的全颈椎有限元模型的情况,采用CT技术获取中国50百分位人体颈椎数据,并以此建立了全颈椎有限元模型.模型采用映射网格划分方法对松质骨、椎间盘和韧带等结构进行了划分,利用现有的颈椎材料参数进行比例和功能缩放来定义稀缺的材料参数.整个模型共有22 512个实体单元,14 180个壳/膜单元,模型解剖结构描述细致、准确.最后通过颈椎离体坠落试验对模型的有效性进行验证,验证结果表明,该模型具有良好的生物逼真度,可应用于研究国人颈椎在汽车碰撞事故中的动态响应和损伤机理.     

汽车侧面碰撞中头胸部安全气囊的优化研究

为减少汽车侧面碰撞中驾驶员胸腹部的综合伤害,并保证头部HIC值满足C-NCAP的法规要求,采用有限元分析模型、逐步回归代理模型和序列优化方法对头胸部气囊进行了优化设计.以验证过的汽车有限元模型为基础,建立了一个L型头胸部气囊的有限元仿真模型.模拟了侧面安全气囊在侧碰撞条件下的响应过程,优化分析了气囊设计参数,从而进一步提高了该车的综合安全性能,进而对其优化解的可靠性进行了评估.研究结果表明:安全气囊材料泄气参数为0.040 8,气囊体积约为10.32 L,起爆时间为10 ms为最优,得到侧面碰撞的综合伤害评估值下降了16%,且保证了头部HIC值满足法规要求.     

马铃薯碰撞损伤试验研究及有限元分析

针对马铃薯收获过程中的碰撞损伤问题,对不同高度下落的新鲜马铃薯进行碰撞试验,根据淀粉变色原理,将马铃薯损伤程度分为3个级别;用拉伸试验确定马铃薯皮的弹性模量和破坏强度,利用ANSYS/LS-DYNA软件建立其力学模型,对马铃薯碰撞进行有限元分析得到应力等值图,并将有限元分析结果与碰撞试验结果比较.结果表明:当马铃薯下落高度为 20～30 cm时,其碰撞应力值为1.01 × 106～1.15 × 106 Pa.低于马铃薯的破坏强度值,此时马铃薯损伤率<4%,且能避免收获机输送臂碰撞马铃薯.所获得的实验数值可为马铃薯联合收获机输送臂防碰撞控制的研究提供参考.     

梨的下落碰撞冲击加速度特性研究

农产品在收获、分级、包装及运输和加工中容易发生机械损伤,其中碰撞是导致机械损伤的主要原因之一.本文以黄花梨为试验对象,进行了不同下落高度、不同梨质量和坚实度等对碰撞参数指标如加速度峰值、到达加速度峰值时间、碰撞总时间、加速度峰值/到达峰值时间的比值等影响的碰撞特性试验.结果表明3个试验因子对加速度峰值/到达峰值时间的比值、损伤体积和加速度峰值的影响均为显著 (坚实度对加速度峰值影响为不显著).碰撞参数指标内部之间的相关性不尽相同,其中加速度与损伤体积间相关性最大、到达峰值时间与损伤体积相关性最小.     

动态有限单元法的应用

在采用有限单元法解决实际问题，为使分析计算简化，人们经常将动态问题转化为静态问题来处理。在通常情况下，这样处理会产生较大的误差，针对这一问题。通过对静、动态有限元法的基本原理进行讨论，分析了静、动态有限元法的异同，并以简支梁为例，对其静、动态有限元法计算结果进行了分析比较，结果表明：动态有限元法具有更高的求解精度。     

车辆-行人碰撞中颅脑伤及动力学响应的研究

采用多体动力学软件开发建立的车辆行人碰撞仿真模型,模拟了碰撞事故中行人的动态响应,确定和分析了颅脑损伤相关的主要碰撞生物力学参数以及影响颅脑损伤的汽车前部结构主要设计参数.研究结果表明,限制车辆行驶速度、适当减小汽车前部结构刚度以及适当提高发动机盖缘高度可以很大程度上降低行人的颅脑损伤.     

圆弧圆柱齿轮实体造型和有限元分析

利用Pro／E软件的参数化建模功能,按圆弧齿轮的法面齿廓曲线,经过系列坐标变换,实现了圆弧齿轮的三维精确造型。通过对模型加载Ansys6．0有限元分析,得出了圆弧圆柱齿轮有限元分析结果,并利用该方法校核了一圆弧圆柱齿轮设计的合理性。     

多油楔轴承动态特性的有限元分析

应用有限元法，求解动压润滑轴承中二维雷诺方程，计算了具有轴向油槽的双油楔，三油楔和四油楔径向轴承的刚度和阻尼系数，求解中对雷诺方程的计算只进行一次求解，而不需要进行八次求解即可达到预定的精度，计算结果与实验结果进行了比较，两者吻合较好。     

细胞三维模型的有限元分析

在有限元分析方法平台下,建立一个受剪切力作用的三维细胞模型,此模型由细胞膜、细胞质和细胞核构成,其中细胞膜为线弹性材料,细胞质与细胞核为粘弹性.计算结果显示,细胞内部细胞核下沿处的应力最大,最大位移发生于细胞顶部,从时间-应力曲线上看出,细胞核与细胞质发生了应力松弛.     

六角弹簧管汽车碰撞吸能装置的效能研究

根据六角弹簧管汽车碰撞吸能装置的结构与工作原理,采用SolidWorks,Hypermesh和LS-DYNA仿真软件,建立吸能装置的有限元分析模型应用所建立的有限元模型,分析了当配重块质量为1.5 t,时速为50 km/h,汽车正面碰撞时吸能装置的效能仿真结果表明,六角弹簧管汽车碰撞吸能装置具有很好的保护效果,汽车纵梁侵入量小（252.9 mm）、碰撞能量的吸收比高（52.09%）、汽车X方向加速度峰值低（58.8 g）,验证了该吸能装置能有效地保护汽车和车内乘员的安全     

TH 6350卧式加工中心主轴箱系统有限元建模及动态特性分析

通过合理设定主轴箱系统的边界条件，采用功能强大的I—deas8．0软件建立TH6350主轴系统的有限元模型，对有限元计算结果进行分析获得主轴系统的动态特性，据此可对机床的设计进行改进。