基于有限元理论的并联髋关节试验机参数一体化研究
发布时间：2021-01-23 16:29
在并联机构学理论研究体系中,寻找沟通拓扑结构模型与参数模型之间以及衔接参数模型之间的数学工具,进而实现在同一数学框架下对并联机构进行参数一体化分析的构想,到目前为止尚未得到实现。本文在国家自然科学基金面上项目的支持下,针对一种并联髋关节试验机进行了一体化研究,初步构建了参数一体化分析理论体系,完成的主要工作和取得的研究结论归纳如下:（1）基于有限元基本理论中的刚体有限元理论及柔性有限元理论,建立了拓扑结构模型与参数模型之间在物理意义范畴内的联系,从而形成了试验机参数一体化分析理论框架。在参数一体化理论体系下,通过建立运动学参数模型,对并联髋关节试验机的逆/正运动学进行了分析,同时根据ISO14242-1:2002（E）推荐的人体正常行走时髋关节角度变化近似规律进行了运动曲线重构得到试验机的工作任务曲线,并基于任务曲线对逆/正运动学模型进行数值分析,同时基于运动学软件构建了虚拟样机实验平台对试验机的运动学进行虚拟实验,从而对运动学参数一体化模型的正确性和有效性进行了验证。（2）根据人工髋关节假体试验标准推荐的试验机工作任务曲线,以及试验机的安装及调试条件,确定了并联髋关节试验机三维旋转任...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
实际人体髋关节运动轨迹与试验机运动轨迹的比较
(c) ISO 推荐的关节加载力变化曲线 1-2 实际人体髋关节实际受力与试验机中人工关节受力比较 Comparisons of human hip joint force state and hip joint simulato节试验机大体可分为两类，一类是用于研究关节固有，另一类是关节摩擦磨损试验机。第一类试验机的试试验机的运动形式简单，实验设备成本较低。常采用盘、销-平面、销-环、环-环、销-套、环-块、柱-柱以常见的有立式试验机(如图1-3(a))所示和CETR试验机用简单的配副形式进行快速试验，但该类试验机不能磨损特性与其几何形状的关系，导致其不能准确反映、配副形式以及个人运动习惯对人工关节的影响，因关节材料进行研究会造成很大的误差[13]。
[12]。该类实验设备常见的有立式试验机(如图1-3(a))所示和CETR试验机(如图1-3(b))所示。由于采用简单的配副形式进行快速试验，但该类试验机不能准确的反映生物材料的摩擦磨损特性与其几何形状的关系，导致其不能准确反映人体生物环境、材料几何形状、配副形式以及个人运动习惯对人工关节的影响，因此用该类摩擦磨损试验机对关节材料进行研究会造成很大的误差[13]。(a) 立式万能试验机 (b) CETR 试验机图 1-3 两种典型的材料摩擦试验机Figure 1-3 Two typical materials wear screening devices另一类是人工关节摩擦磨损试验机，该类试验机能够模拟人工关节在人体生理环境中的特性，如人体关节的实际运动、载荷及生理润滑情况等。测试人工髋
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形静平台并联机构工作空间分析与优化设计[J]. 明爱珍,韩先国. 航空精密制造技术. 2014(03)
[2]基于蒙特卡罗方法的双臂机器人工作空间分析[J]. 周律,周昱明,汪亮,朱金龙. 机械传动. 2014(06)
[3]复合单叶双曲面上广义Gough-Stewart并联机构加速度传感器各向同性优化设计[J]. 佟志忠,姜洪洲,何景峰,黄其涛. 机械工程学报. 2014(13)
[4]三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析[J]. 周结华,彭侠夫. 中国机械工程. 2014(06)
[5]人工关节材料复合运动磨损测试装置研究与开发[J]. 华子恺,范永威,张欢欢. 河北科技大学学报. 2014(01)
[6]人工关节置换术的护理及并发症的预防[J]. 孟凡颖. 中国伤残医学. 2014(01)
[7]基于模型预测控制的高速柔性并联机构振动控制[J]. 胡俊峰,张宪民,徐贵阳. 振动与冲击. 2014(01)
[8]2-P（4R）RR并联机构的工作空间分析与机构参数设计[J]. 张建军,王晓慧,蔡文松,刘伟. 河北工业大学学报. 2013(06)
[9]基于正交实验的并联机构刚度回归模型求解分析[J]. 王南,赵乘康,崔国华,高鹏. 北京工业大学学报. 2013(12)
[10]4-SPS/PPU型并联机构工作空间与尺度分析[J]. 季晔,刘宏昭,原大宁. 农业机械学报. 2013(11)
博士论文
[1]并联机构若干基本问题的研究[D]. 程世利.南京航空航天大学 2011
本文编号：2995535
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：180 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
实际人体髋关节运动轨迹与试验机运动轨迹的比较
(c) ISO 推荐的关节加载力变化曲线 1-2 实际人体髋关节实际受力与试验机中人工关节受力比较 Comparisons of human hip joint force state and hip joint simulato节试验机大体可分为两类，一类是用于研究关节固有，另一类是关节摩擦磨损试验机。第一类试验机的试试验机的运动形式简单，实验设备成本较低。常采用盘、销-平面、销-环、环-环、销-套、环-块、柱-柱以常见的有立式试验机(如图1-3(a))所示和CETR试验机用简单的配副形式进行快速试验，但该类试验机不能磨损特性与其几何形状的关系，导致其不能准确反映、配副形式以及个人运动习惯对人工关节的影响，因关节材料进行研究会造成很大的误差[13]。
[12]。该类实验设备常见的有立式试验机(如图1-3(a))所示和CETR试验机(如图1-3(b))所示。由于采用简单的配副形式进行快速试验，但该类试验机不能准确的反映生物材料的摩擦磨损特性与其几何形状的关系，导致其不能准确反映人体生物环境、材料几何形状、配副形式以及个人运动习惯对人工关节的影响，因此用该类摩擦磨损试验机对关节材料进行研究会造成很大的误差[13]。(a) 立式万能试验机 (b) CETR 试验机图 1-3 两种典型的材料摩擦试验机Figure 1-3 Two typical materials wear screening devices另一类是人工关节摩擦磨损试验机，该类试验机能够模拟人工关节在人体生理环境中的特性，如人体关节的实际运动、载荷及生理润滑情况等。测试人工髋
【参考文献】：
期刊论文
[1]方形静平台并联机构工作空间分析与优化设计[J]. 明爱珍,韩先国. 航空精密制造技术. 2014(03)
[2]基于蒙特卡罗方法的双臂机器人工作空间分析[J]. 周律,周昱明,汪亮,朱金龙. 机械传动. 2014(06)
[3]复合单叶双曲面上广义Gough-Stewart并联机构加速度传感器各向同性优化设计[J]. 佟志忠,姜洪洲,何景峰,黄其涛. 机械工程学报. 2014(13)
[4]三自由度冗余驱动并联机构的奇异性和工作空间分析[J]. 周结华,彭侠夫. 中国机械工程. 2014(06)
[5]人工关节材料复合运动磨损测试装置研究与开发[J]. 华子恺,范永威,张欢欢. 河北科技大学学报. 2014(01)
[6]人工关节置换术的护理及并发症的预防[J]. 孟凡颖. 中国伤残医学. 2014(01)
[7]基于模型预测控制的高速柔性并联机构振动控制[J]. 胡俊峰,张宪民,徐贵阳. 振动与冲击. 2014(01)
[8]2-P（4R）RR并联机构的工作空间分析与机构参数设计[J]. 张建军,王晓慧,蔡文松,刘伟. 河北工业大学学报. 2013(06)
[9]基于正交实验的并联机构刚度回归模型求解分析[J]. 王南,赵乘康,崔国华,高鹏. 北京工业大学学报. 2013(12)
[10]4-SPS/PPU型并联机构工作空间与尺度分析[J]. 季晔,刘宏昭,原大宁. 农业机械学报. 2013(11)
博士论文
[1]并联机构若干基本问题的研究[D]. 程世利.南京航空航天大学 2011
本文编号：2995535
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