基于等几何分析的股骨模型静力学分析
本文选题:等几何分析 切入点:体参数化 出处:《计算机仿真》2015年05期
【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。
[Abstract]:In the research of prosthetic limb replacement by using the statics analysis of human femur, it is required that the replacement femur structure can bear the maximum load. In order to solve the above problems, the traditional finite element method will produce obvious errors in the process of model transformation. The method of isometric analysis is used to improve the construction and analysis of the femoral model. The point cloud data of human femur are taken as input, and the volume parameterization method is used to construct the volume parameterized model for the analysis. Then, the parametric surface block of the model is taken as the unit. The control point is used as the unknown node to impose boundary conditions and external loads on the femoral model. Based on the virtual displacement principle, the subelement stiffness matrix and the total stiffness matrix are derived. Finally, the static analysis results are obtained by solving the linear equations. At the same time, the stress distribution cloud diagram is given. An example is given to verify the statics analysis of femur. The results show that it is reasonable and effective to use the method of isometric analysis to analyze the statics of femur.
【作者单位】: 上海理工大学机械工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51475309,61472111)
【分类号】:R318.01
【参考文献】
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【共引文献】
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本文编号:1679359
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