应力,物理

摘要： 目的 通过空降兵平台跳伞着陆测试,运用逆向动力学方法计算着陆过程中脊柱承受的作用力及力矩,分析脊柱致伤动力学原因,为科学指导跳伞训练提供理论依据.方法 23名现役空降兵,男性,无脊柱及四肢外伤病史,平均身高(175.78±2.34)cm,平均体重(71.05土4.73)kg.受试者以标准的空降兵半蹲式着陆姿势分别由高40 cm、120 cm的平台跳落.Vicon三维运动捕捉系统记录运动过程,通过三维测力平台测量地面反作用力.利用人体仿真模型系统(AnyBody Modeling System)建立空降兵人体脊柱及下肢的生物力学仿真模型,将数据以C3D格式导入仿真模型并进行动力学分析.测试参数包括脊柱上、下端力矩及腰椎各节段的关节反作用力.比较受试者脊柱上端及下端所受力矩峰值在不同跳台高度时的差异,以及相同跳台高度时受试者脊柱上与下端所受力矩峰值的差异.结果 不同跳台高度时受试者脊柱上端间及下端间所受力矩差异均无统计学意义(P＞0.05).相同跳台高度时,受试者脊柱下端旋转力矩、侧弯力矩较上端增加,差异有统计学意义(Z=2.972～4.107,P＜0.01);脊柱上下端屈伸力矩差异无统计学意义(P＞0.05).与40 cm跳台时比较,120 cm跳台时受试者腰椎各节段受到的垂直作用力、剪切力(L3-L4除外)增加,差异具有统计学意义(t=3.525～4.873,P＜0.01);只有T12-L1的侧方应力增加显著(t=2.293,P＜0.05).相同跳台高度时,腰椎各椎体关节垂直方向的作用力是由下至上逐渐减小;脊柱上、下端前后方向剪切力方向相反,呈现大致对称分布,各节段间总体差异有统计学意义(F=70.651、85.101,P＜0.01);脊柱左右侧方应力较弱,各节段间差异无统计学意义(P＞0.05).结论 ①头颅与颈椎、腰椎与骨盆的相对稳定有助于避免损伤,提高脊柱周围肌肉的强度是必要的.②垂直作用力、前后剪切力是造成腰痛的主要原因.③应科学组织训练,提高冲击耐受力和空间本体感觉能力.

摘要： 肺泡生长速度最快的时期是在2岁以前[1],2~4岁时,肺泡细胞数量达到成年人水平(3亿~6亿个),这之后肺泡的数量、大小和复杂程度可能还会继续缓慢增加,直至青春期甚至成年期[2-3]。越早发生在胸段的脊柱畸形,对胸廓的形态、活动度、容积影响就越大,同时产生的异常机械应力对肺细胞生长发育、组织分化的影响就越大。

摘要： 目的:探讨颈椎单节椎体平移错缝对颈椎主要结构应力的影响。方法:选取1名无颈部病变的健康志愿者,采用GE 64层螺旋CT机对该志愿者进行层厚0.625 mm的螺旋扫描及断层图像处理,扫描范围为颅底至C 7椎体下缘。基于CT扫描数据,应用三维有限元建模处理软件建立正常颈椎三维有限元模型,并对模型进行有效性验证。基于建立的正常颈椎三维有限元模型,通过对各特定节段椎体分别进行平移运动(位移1.5 mm,不超过椎间盘1/4),模拟颈椎单节椎体平移错缝,获得颈椎单节椎体平移错缝三维有限元模型。基于Abaqus6.10有限元分析软件观察颈椎单节椎体平移错缝对椎动脉、脊髓、关节突关节、椎间盘等颈椎主要结构应力的影响。结果:①正常颈椎三维有限元模型验证结果。本研究所建立的正常颈椎三维有限元模型涉及744628个单元、248212个节点;模型外观逼真,包含了颈椎椎体、椎板、棘突、横突、关节突、椎间盘、椎动脉、脊髓、韧带等重要解剖结构。模型具有良好的活动度,其前屈、后伸、侧屈、旋转活动度与经典文献报道的数据基本一致。②颈椎单节椎体平移错缝对颈椎主要结构应力的影响。颈椎单节椎体平移错缝会对椎动脉、脊髓、关节突关节及椎间盘的应力产生影响。C 2平移错缝时椎动脉增加的应力最大(42.81 Pa),C 6次之(30.62 Pa),C 5最小(21.19 Pa)。C 6平移错缝时脊髓增加的应力最大(32.12 Pa),C 5次之(30.46 Pa),C 1最小(5.59 Pa)。颈椎单节椎体平移错缝会对其上、下位关节突关节及椎间盘的应力产生影响,其下位关节突关节和椎间盘的应力大于上位关节突关节和椎间盘的应力。结论:颈椎单节椎体平移错缝后,椎动脉、脊髓、关节突关节及椎间盘等颈椎主要结构的应力均会受到影响。

摘要： 目的 分析内芯致密外层不同孔隙率结构的钛种植体周围骨组织应力分布情况,评估多孔结构钛种植体的生物力学性能.方法 建立5组直径为4.1 mm的种植体三维有限元模型:实心(A组)、外层孔隙率为30％中央实心支柱直径分别为1.5和3.1 mm(B和C组)、外层孔隙率为40％中央实心支柱直径分别为1.5和3.1 mm(D和E组);同时建立4类骨组织、上颌第一前磨牙牙冠、基台模型.将5组种植体装配于Ⅲ类骨组织中,分别施加150 N垂直和50 N侧向载荷;将5组种植体分别装配于4类骨组织中,加载极限(牙合)力载荷;分析种植体及周围骨组织von Mises应力分布.结果 各种载荷条件下B～E组多孔结构钛种植体骨界面最大von Mises应力均大于A组.极限(牙合)力载荷下,随着种植体多孔层厚度和孔隙率的增加,以及骨组织质量的降低,骨组织的最大von Mises应力增加.在Ⅲ类骨中垂直加载时A组最大von Mises应力为17.56 MPa,B、C组种植体最大von Mises应力较A组大,D、E组进一步增大,可达69.24 MPa;侧向载荷、极限(牙合)力载荷下结果相似.同组种植体周围骨应力随骨组织质量降低而增加,D组种植体周围骨组织最大von Mises应力可达134.95 MPa.结论 种植体的多孔结构有利于应力向周围骨组织传导,可增加骨组织受到的力学刺激,但若(牙合)力大小、方向不当,或骨组织质量不佳,则多孔结构种植体可能产生病理性应力.%Objective To analyze the stress distribution of different types of bone tissue around porous titanium implant in different mechanical loads and to further evaluate the biomechanical properties of porous titanium implant.Methods Finite element (FE) models of implant restorations for the maxillary first premolar was established,and the diameter of implants in the models was 4.1 mm.Five models was constructed according to diameter of implant central pillar and the thickness of outer porosity:solid group (group A),central pillar 1.5 and 3.1 mm and outer porosity 30％ (group B and C),central pillar 1.5 and 3.1 mm and outer porosity 40％ (group D and E).Different loads (150 N vertical force,50 N lateral force) were applied to the occlusal surface of implant restorations in type Ⅲ bone and maximal von Mises stress was evaluated.Meanwhile,a couple of simplified maxillary part models varied in four types of bone were constructed with the implants bearing load of simulation ultimate force to evaluate the stress distribution of different types of bone.Results With different mechanical loading,the stress value of bone tissue around porous implant (group B-E) was greater than that in the solid structure (group A).Under the load of simulation ultimate force,the maximum stress of the bone rised with the increase of porosity and thickness of the porous implant.And the maximum stress value of the surrounding bone tissue changed with the change of bone.Under vertical loading,the maximal von Mises stress of the bone around solid implants of group A was 17.56 MPa,which was a little lower than that of group B and C.And the maximal equivalent von Mises stress of group D and E was 69.24 MPa.The results of lateral force and simulation ultimate force loading were similar.The stress of the bone tissue around implant increased with the decrease of bone quality.The maximum stress value of group D implant was 134.95 MPa.Conclusions Porous structure of the implant is conducive to transmit stress to surrounding bone tissue and increases the mechanical stimulation of bone.However,if the value and direction of load are inappropriate or quality of bone is poor,pathological stress may be produced.

摘要： 目的:介绍骨盆定制假体的设计,利用有限元分析方法评价骨盆肿瘤定制假体在3种不同工况下的生物力学性能.方法:利用CAD软件设计1例骨盆肿瘤患者重建所需的钛合金材质假体,用有限元法分析检查和评估该定制假体在静态和缓慢步态工况下的强度和刚度值.结果:有限元分析结果表明,3种工况下骨盆的最大Von Mises应力分别为39.0、202.8、42.4 MPa;最大位移分别为0.199、0.766、0.847 mm.假体中的最大Von Mises应力分别为62.3、318、468 MPa.骨盆和假体中的最大Von Mises应力都远低于相应材料的屈服强度.结论:该研究可以根据患者情况对定制假体的形状和尺寸做精确设计,通过有限元法强度计算可以降低骨骼应力水平和骨折风险,延长假体的使用寿命,保证了患者术后正常步态下的安全性和稳定性.

摘要： 背景:人体对于过载负荷的大小具有一定的耐受极限,超过一定强度时会对人体造成损伤,过载对人体血管流动过程的影响是载人航天医学研究的一个重要课题。目的:针对典型的颈部动脉简化分叉三维血管模型进行了非常规重力载荷下的脉动流血管流动形态数值模拟分析。方法:根据人体的正常脉搏周期,计算过程设定0.85s为一个血液脉动供给周期。对于分叉血管(基于人体颈部动脉分支血管的几何特征进行刚性简化),假设正常状态下主血管与分支血管流量分配为7∶3。基于Fluent计算流体力学软件,通过在控制方程动量源项中添加重力载荷的方法(过载方向X+,过载大小为1G;过载方向Y+,过载大小为2G),分析重力过载效应对人体典型血管流动特征的影响。结果与结论:①获得了重力过载下的瞬态流场结构、壁面剪切应力的变化情况。由于受到Y+方向过载的影响,分叉血管在不同时刻在流速分布、回流区域大小、剪切应力分布上存在明显差异;②超重负荷效应下,分叉位置分支血管内壁面处形成了明显的分离区域且血液流量明显变大,造成主血管段内血液流量减少且发生严重的回流现象;③在超重负荷的影响下分支血管段壁面剪切应力明显大于主血管段壁面剪切应力。

摘要： Objective To observe stability of freeze-dried Haemophilus influenzae type b (Hib) conjugate vaccine under high temperature,high relative humidity and strong light with compulsory degradation tests,and provide scientific basis for determination of vaccine production process,packaging materials and storage conditions.Methods The freeze-dried Hib conjugate vaccine was treated with 40 °C temperature,(75 ± 5) ％ relative humidity or (4 500 ± 500) lx light.Then vaccine was sampled and tested for all items according to Chinese pharmacopoeia (2015 edition,volume [Ⅲ).Results After 10 d at 40 °C,the water content of the vaccine increased from 2.0％ to 2.9％,and the molecular size of polysaccharide (recovery rate of elute with distribution coefficient ＜0.2) decreased from 94％ to 85％,but still met quality standards of ≤3.0％ and ＞60％,respectively.The content of high molecular weight conjugates decreased from 87％ to 75％,failing to meet the quality standard of ≥80％.The effect of (75±5)％ relative humidity and (4 500± 500) lx light irradiation for 10 d on the vaccine was not obvious,and the quality of the vaccine was still in line with requirements.Conclusion High temperature is the main factor affecting the stability of freeze-dried Hib conjugate vaccine.%目的 通过强制降解试验观察冻干b型流感嗜血杆菌(Haemophilus in fluenzae type b, Hib)结合疫苗在高温、高湿、强光照射下的稳定性,为疫苗生产工艺、包装材料和贮存条件的确定提供科学依据.方法 分别采用40°C温度、(75±5)％相对湿度、(4 500±500)lx光照处理冻干Hib结合疫苗,取样,按中国药典2015年版三部的要求进行疫苗的全部项目检测.结果 冻干Hib疫苗经40°C处理10d,水分由2.0％上升至2.9％,多糖分子大小(分配系数＜0.2的洗脱液回收率)由94％下降至85％,但两者仍分别符合≤3.0％和＞60％的质量标准;而高分子结合物含量由87％降至75％,已不符合≥80％的质量标准.(75±5)％相对湿度和(4 500±500) lx光照处理10d对疫苗的影响不明显,疫苗质量指标仍符合规定.结论 高温是影响冻干Hib结合疫苗稳定性的主要因素.

摘要： 目的 采用有限元法分析锁定钢板复合个性化同种异体骨治疗胫骨近端骨巨细胞瘤术后骨缺损的力学参数,探讨其力学稳定性.方法 选择1例胫骨近端骨肿瘤患者,通过螺旋CT和MRI扫描获取下肢骨骼和骨肿瘤的图像数据,建立锁定钢板复合个性化同种异体骨治疗胫骨近端骨缺损的三维有限元模型,进行仿真力学分析,记录锁定钢板和个性化同种异体骨内固定物的应力分布和形变情况.结果 在模拟3倍体质量轴向载荷作用力下,锁定钢板的等效应力集中分布在与骨缺损区域相对应的钢板中段,最大应力发生在钢板近端第5枚螺钉与钉孔接触处(25.936 MPa).在轴向位移分布上,胫骨近端内侧平台、个性化同种异体骨近端在Z轴上的最大位移分别是0.293、0.272 mm;在侧方位移分布上,胫骨近端,个性化同种异体骨近端、远端在X和Y轴上的最大位移分别为0.718 mm和0.571 mm、0.668 mm和0.572 mm、0.095 mm和0.370 mm.结论 锁定钢板复合个性化同种异体骨治疗胫骨近端骨巨细胞瘤术后骨缺损,可提供有效的轴向微动和剪切力刺激,促进骨愈合,力学稳定性良好.

摘要： 目的 采用生物力学方法对比Ⅰ型及Ⅱ型距下关节制动器治疗Ⅱa期成人获得性平足(AAF)的效果差异.方法 收集1例Ⅱa期AAF志愿者中立位扫描CT数据,拍摄单足负重正侧位X线片,应用Mimics、Geomagic、Solidwork等软件建立具有韧带软组织的Ⅱa期AAF三维有限元模型,在Abaqus软件中分别将合适型号的Ⅰ型及Ⅱ型距下关节制动器植入跗骨窦,于小腿上端加载单倍体重,对比分析未植入及植入Ⅰ型、Ⅱ型制动器AAF负重模型足底、足内外侧柱各骨块和内侧韧带及软组织的应力分布,以及距骨第一跖骨角、跟骨倾斜角、距舟覆盖角及足弓高度等参数的变化.结果 未植入及植入Ⅰ型、Ⅱ型制动器模型足底应力最大值均出现在第一跖骨头下,分别为111.5、109.6和108.7 kPa.与未植入模型比较,植入制动器模型足内侧柱骨块最大应力值均有降低(Ⅱ型制动器植入模型降低更明显),第五跖骨应力峰值明显增加,内侧支撑韧带和软组织最大应力值下降;距骨第一跖骨角、跟骨倾斜角、距舟覆盖角有所改善,足弓高度明显恢复,其中Ⅱ型制动器矫正效果更好.结论 Ⅰ型及Ⅱ型距下关节制动器均可有效地将Ⅱa期AAF内侧跖列的压力转移至外侧并稳定足弓,Ⅱ型制动器矫形效果优于Ⅰ型.

摘要： 本发明公开了一种应力敏感裂缝型储层地震物理模型材料，包括石英砂、聚氨酯、固化剂和稀释剂。同时还给出了应力敏感裂缝型储层地震物理模型的制作方法，包括：材料预处理；模具预处理；材料配制；砂板压制；砂板固化；裂缝雕刻。本发明利用聚氨酯胶结石英砂制作人工砂板并进行定量化裂缝雕刻的方法，可以得到裂缝宽度、深度、走向等均定量可控且对应力敏感的地震物理模型，在模拟应力条件下，模型各向异性参数能够出现明显的变化。与以往裂缝型地震物理模型相比，本发明改进了现有裂缝型地震物理模型不具备应力敏感性的缺陷，可以得到稳定性和相似性都更高的地震物理模型，从而促进了地应力地震响应机制物理模拟方法的实现。

摘要： 本发明属于油气勘探地球物理的地震物理模型技术领域，公开了一种应力敏感致密砂岩储层物理模型材料和应力敏感致密砂岩储层物理模型及制备方法。该物理模型材料包括石英砂，高岭土，聚氨酯，固化剂为，稀释剂。该方法包括如下步骤：将所述聚氨酯和固化剂进行加热处理；对物理模型固化模具内表面进行固化预处理；将所述石英砂和所述高岭土均匀混合，加入聚氨酯和固化剂，以及稀释剂，均匀混合得到混合物；将所述混合物放入物理模型固化模具中，并对所述混合物进行压制处理和固化处理，得到所述应力敏感致密砂岩储层物理模型。本发明通过利用软质有机材料胶结石英砂和高岭土，实现致密砂岩储层地应力‑地震响应变化规律的物理模拟研究。

摘要： 本发明公开了实验设备技术领域中的一种深埋隧道三向应力环境物理模拟装置及其加载方法，包括加载隧道模型和若干块设于加载隧道模型外侧的加载垫块、以及设于与加载隧道模型上的载荷测量单元和调节部，加载垫块之间通过调节部可拆卸的连接，压力传感器设置于加载垫块与加载隧道模型之间，载荷记录仪与压力传感器电性连接；三向应力环境物理模拟装置安装于抗冲击双轴加载系统内，抗冲击双轴加载系统与抗冲击双轴加载系统电性连接；发明的轴压和侧压各自可独立加载，监测分析被加载试样在不同应力环境的破坏过程，结构简单，操作方便，可完成较大试样的试验。

摘要： 本发明提供一种确定伺服阀用簧片应力松弛故障物理模型的方法和装置，方法包括以下步骤：S1，确定伺服阀用簧片故障物理通用模型；S2，伺服阀用簧片寿命试验载荷剖面设计；S3，搭建伺服阀用簧片寿命试验装置；S4，伺服阀用簧片寿命试验步骤；S5，对试验数据进行处理，得到伺服阀用簧片应力松弛故障物理模型；装置包括机架、高温试验箱、载荷调整装置、夹具、试验数据采集与记录装置。本发明通过试验得到温度寿命系数、载荷寿命系数与相应参数的关系，提高了簧片应力松弛故障物理模型的准确性和适应性。

摘要： 本发明提出一种煤矿井下煤岩体物理力学参数和应力状态随钻测定方法，通过实时获取应力、钻进推力、扭矩、转速、声发射、瓦斯流量等参数，利用数学模型对这些参数进行分析得到钻孔前方煤岩体的三向应力状态、煤岩体的粘聚力和内摩擦角、煤体软硬程度，从而实现在钻进过程中快速准确获取钻孔前方煤岩体物理力学性质和应力状态的目的。本发明还设计了一种能够实时监测、传输并分析钻进过程中获得的多参数的装备，利用该装备能够快速准确地获取钻进前方煤岩体性质和煤层瓦斯压力，并实时传送至地面预警系统中，为突出预测预警提供依据。

摘要： 多物理场作用下的混凝土重力坝坝体应力分析方法，步骤包括：步骤一，简化混凝土重力坝的几何模型与网络划分；步骤二，与网络划分单元几何构建温度场、渗流场作用下的坝体应力分析模型，对坝体应力分析模型进行计算得到混凝土温度和渗透系数；步骤三，通过应力分析模型，建立渗流场、温度场、应力场耦合分析方程，本发明方法通过耦合分析得到重力坝的应力分布，可以掌握在不同物理场作用下大坝坝体应力情况及其变形规律，从而为进一步的评估坝体结构安全提供重要依据。

摘要： 本发明公开了一种物理隔离耦合应力的焦平面探测器热层结构,热层结构由高热导冷平台、芯片基板和柔性缓冲层组成。本发明是根据探测器和制冷机冷指的耦合特性，在芯片基板设计加工一定形状的圆形凹台和芯片矩形槽，在柔性缓冲层相应位置加工一定形状缓冲开孔和出气槽，在确保满足一定热负载所需要热传输能力的前提下，实现热传导链路和耦合应力传递通道的物理隔离。本发明可以实现大冷量在分置式杜瓦冷平台上传输的低接触热阻，同时避免过盈耦合产生的耦合应力对探测器的影响，同时满足分置式杜瓦组件航天严酷的环境适应要求。本发明的结构简单，操作方便，兼容性好，可靠性高。可应用于各种分置式杜瓦组件。

摘要： 本发明提供一种用于物理模型试验的深部岩体封闭应力构建方法，涉及相似物理模型试验技术领域。该方法首先通过膨胀材料和透水层制备封闭应力产生元件，并测试封闭应力产生元件的性能，优化封闭应力产生元件的设计，获得满足试验要求的封闭应力产生元件；再在物理模型中根据试验要求安装封闭应力产生元件，布置应力和应变测量装置，用于测量封闭应力产生元件激发时产生的应力及物理模型的应变；最后对物理模型试样施加真三向边界应力，评估封闭应力产生元件的激发与封闭应力的产生效果。该方法通过封闭应力产生元件的不同组合形式，可以实现同一物理模型试样内部不同方向、不同量值、不同作用空间的封闭应力构建。

摘要： 本发明公开一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统，包括：纵向压力组件，横向压力组件，智能集成系统，滑轨和滑车；所述滑车上设置有所述模具及所述横向压力组件；图像采集装置设置于滑轨一侧，用于观测模具内应变场数据。本发明通过纵向压力组件和横向压力组件实现载荷控制，通过图像采集装置监测模具内变形场变化；将模具置于横向压力组件内，并将模具置于滑车上，通过滑车与滑轨实现模具的位置调节；通过安装在横向压力组件上的智能集成系统实现模具制备；本发明主要面向类岩体材料的试样构件，为锁固型走滑断裂局部应力场演化及其断裂活动性研究提供了一种操作简便、集成度高、人为干扰少的试验系统。

摘要： 一种大型深部三维物理模型内部局部高应力环境再造方法，通过3D打印机在三维物理模型试验装置内部原位打印三维物理模型试样，开挖深度临近断层结构面后：当需要建立高切向应力区时，在最大主应力方向上由动态液压作动器通过斜角垫块对三维物理模型试样上表面进行局部加载；当需要建立低法向应力区时，在最小主应力方向上由动态液压作动器通过承压垫块对三维物理模型试样左侧表面进行整体卸载；当需要建立低有效应力区时，通过流体注射管向断层结构面附近区域内注入高压流体，降低断层结构面的有效应力和摩擦系数；当需要建立分区破裂区时，启动点源电爆破装置以产生的高频爆破载荷，通过高频爆破载荷使断层结构面附近位置形成分区破裂区。