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个性化三维打印仿生骨骼术前诊断模型 被引量:11
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作者 李欣培 +5 位作者 杨明明 魏庆华 李川川 张伟凡 魏溢 魏生民 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2015年第2期235-247,共13页
目前骨科临床手术利用CT数字图像诊断病案、规划手术方案及复位策略,不易在术前进行操作练习,所选取的内固定骨钉和骨板无法测定力学匹配,从而难以避免术后应力并发症.术中依赖手术医生的经验和工具反复测量以便准确选取内固定器械,从... 目前骨科临床手术利用CT数字图像诊断病案、规划手术方案及复位策略,不易在术前进行操作练习,所选取的内固定骨钉和骨板无法测定力学匹配,从而难以避免术后应力并发症.术中依赖手术医生的经验和工具反复测量以便准确选取内固定器械,从而延长了患者创面开放时间,增加术中静脉血栓甚至动脉血栓并发症几率.尤其对于血管和神经丰富的股骨头更是容易引起术中并发症,甚至致残致死.本文分析了骨骼解剖模型的结构,研究了骨骼的内部微细结构、术前诊断模型外形轮廓以及力学性能的仿生设计方法,在此基础上,通过控制三维打印工艺、粉体材料成分和材料参数,得到不同力学性能的骨支架,从而实现了个性化定制的全骨仿生术前诊断模型.利用该模型可有效反映病患骨折和骨缺损真实特点,并可增加观察视场,明确骨折和骨缺损的实际情况和病症分型,从而有助于制定固定骨钉和骨板实际操作方案和规划替代骨植入方案,为术前手术设计、复位模拟、内置物选择、三维数据测量等重要手术环节提供物理操作模型,可明显改善手术效果,有效缩短手术时间,减少术中和术后并发症几率. 展开更多
关键词 三维打印 个性化定制 全骨仿生 骨科 术前诊断模型
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HA/PLA复合材料界面相互作用及其力学性能的MD模拟 被引量:11
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作者 魏庆华 +1 位作者 杨明明 魏生民 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第21期3089-3093,3098,共6页
基于HA/PLA复合材料可以在很大程度上实现HA与PLA两者的优势互补,有望成为一种理想的骨替换材料。运用分子动力学(MD)方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的3个晶面(001)、(100)、(110)分别与聚乳酸(PLA)相互作用后混合体系的结... 基于HA/PLA复合材料可以在很大程度上实现HA与PLA两者的优势互补,有望成为一种理想的骨替换材料。运用分子动力学(MD)方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的3个晶面(001)、(100)、(110)分别与聚乳酸(PLA)相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径向分布函数和力学性能进行了计算分析。结果表明,3晶面所对应结合能大小为HA(110)>HA(100)>HA(001);其相互作用主要源自PLA中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键以及Oa1—Ca之间形成了离子键;PLA组分能够对HA的力学性能起到明显的加强作用,且HA/PLA混合体系在各个方向的力学性能较单组分HA更为接近,从而克服了因材料各向异性而导致的缺陷。 展开更多
关键词 羟基磷灰石 聚乳酸 分子动力学 结合能 径向分布函数 力学性能
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创新设计的多级模糊综合评价 被引量:9
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作者 魏生民 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第12期217-219,共3页
针对影响机械产品零部件创新设计品质的各种因素,利用目标树法和层次分析法,提出产品创新设计的多级模糊综合评判过程的实现方法,并利用方根法简化模糊评价的权重集求解过程。通过对设计模型的模糊综合评价验证该评价方法切实可行,评价... 针对影响机械产品零部件创新设计品质的各种因素,利用目标树法和层次分析法,提出产品创新设计的多级模糊综合评判过程的实现方法,并利用方根法简化模糊评价的权重集求解过程。通过对设计模型的模糊综合评价验证该评价方法切实可行,评价结果客观地反映了实际情况,且便于设计模型的评价和比较。 展开更多
关键词 创新设计 模糊 多级评价
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一种基于知识模型的CT图像分割方法 被引量:4
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作者 杨晓强 魏生民 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2005年第8期227-229,共3页
图像自动分割一直是医学图像处理的研究重点。系统由解剖知识模型、图像处理程序和推理机组成。模块之间的通信由黑板控制。该方法提高了医学图像分割的自动化程度和可靠性。由于具有扩展性,该方法为基于知识医学图像的处理提供一个通... 图像自动分割一直是医学图像处理的研究重点。系统由解剖知识模型、图像处理程序和推理机组成。模块之间的通信由黑板控制。该方法提高了医学图像分割的自动化程度和可靠性。由于具有扩展性,该方法为基于知识医学图像的处理提供一个通用的模式。 展开更多
关键词 知识模型 CT图像 图像分割
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基于单片机和nRF905SE的无线射频收发模块的系统设计 被引量:7
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作者 崔政委 +1 位作者 魏生民 董芊里 《机械与电子》 2011年第6期19-22,共4页
应用STC89C52RC单片机和nRF905SE无线射频器,设计了一种无线数据传输系统,该系统由发射模块和接收模块组成。实验表明,根据系统所设计的发射模块能够将上位机传输过来的数据经单片机处理后,通过nRF905SE发送出去。在接收模块中,nRF905S... 应用STC89C52RC单片机和nRF905SE无线射频器,设计了一种无线数据传输系统,该系统由发射模块和接收模块组成。实验表明,根据系统所设计的发射模块能够将上位机传输过来的数据经单片机处理后,通过nRF905SE发送出去。在接收模块中,nRF905SE则将数据正确接收后通过数码管显示出来,从而实现无线通信。 展开更多
关键词 单片机 nRF905SE 无线数据传输 射频
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羟基磷灰石/α-氰基丙烯酸正丁酯相互作用及力学性能的MD模拟 被引量:7
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作者 魏庆华 +1 位作者 杨明明 魏生民 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期133-138,共6页
基于羟基磷灰石陶瓷微球人工骨支架的制备工艺,用分子动力学(MD)方法研究了羟基磷灰石(HA)的三个晶面(001)、(100)、(110)分别与生物胶黏剂α-氰基丙烯酸正丁酯(NBCA)相互作用后混合体系的结合能,并计算分析了(110)晶面的力学性能和径... 基于羟基磷灰石陶瓷微球人工骨支架的制备工艺,用分子动力学(MD)方法研究了羟基磷灰石(HA)的三个晶面(001)、(100)、(110)分别与生物胶黏剂α-氰基丙烯酸正丁酯(NBCA)相互作用后混合体系的结合能,并计算分析了(110)晶面的力学性能和径向分布函数。结果表明,三晶面所对应结合能关系为HA(110)>HA(100)>HA(001);HA(110)晶面与NBCA之间粘结强度高于HA(100)和HA(001)晶面;对聚合度为40的NBCA聚合物与HA相互作用的MD计算表明,HA(110)/NBCA混合体系的力学性能比单组份HA体系有所下降,但满足人工骨对力学性能的要求;元素之间的径向分布函数揭示了混合体系HA/NBCA组分之间的相互作用机理,NBCA与HA(110)晶面存在较强的相互作用。其主要原因是,NBCA中的N原子和羰基中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键,进而说明了HA对NBCA的强吸附作用。 展开更多
关键词 材料科学基础学科 羟基磷灰石 Α-氰基丙烯酸正丁酯 分子动力学 结合能 力学性能 径向分布函数
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基于计算机视觉反馈的AGV定位停车研究 被引量:7
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作者 魏明明 《机床与液压》 北大核心 2011年第15期35-37,51,共4页
为了实现AGV的准确定位停车,采用视觉反馈法。首先经过图像处理,当发现定位停车标志符后,小车记录此时标志中心点到车辆中心的距离,并根据直线运动公式对距离进行判断,当距离为零时,小车停止。在标志符识别及配准过程中,采用了统计特征... 为了实现AGV的准确定位停车,采用视觉反馈法。首先经过图像处理,当发现定位停车标志符后,小车记录此时标志中心点到车辆中心的距离,并根据直线运动公式对距离进行判断,当距离为零时,小车停止。在标志符识别及配准过程中,采用了统计特征区域黑点数与模板图中的黑点数对比来筛选模板的方法以减少模板匹配的计算量,并利用SSDA算法进行图像配准。结果表明:在标识符形状差别较大、黑点数距离比较远的情况下,点的匹配率达到98%,识别准确率较高。 展开更多
关键词 自动导引小车 定位停车 标识符 识别 模板匹配 图像配准
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人工骨支架结构设计与实现 被引量:6
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作者 王月波 +1 位作者 魏生民 杨明明 《西安工业大学学报》 CAS 2012年第4期282-286,共5页
人工骨支架的微细结构影响移植后支架的降解和重构,支架孔隙分布、孔隙率大小决定了毛细血管的长入速度,同时也影响生物支架是否可以成活.利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述,并提出建立人体骨微孔结构知识库的思想,研究... 人工骨支架的微细结构影响移植后支架的降解和重构,支架孔隙分布、孔隙率大小决定了毛细血管的长入速度,同时也影响生物支架是否可以成活.利用分形理论对人体骨微观结构进行了分形特性描述,并提出建立人体骨微孔结构知识库的思想,研究了知识库和分形理论在人工骨支架微观结构设计中的应用,给出了一种人工骨支架微细结构三维建模设计方法,使人工骨支架更加符合人体骨的力学和生物学的要求,提高人工骨移植的成功率. 展开更多
关键词 人工骨多孔支架 分形维数 孔隙率 三维建模
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基于零件特征基因编码的零件设计算法研究 被引量:5
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作者 魏生民 +1 位作者 杨晓强 王文娟 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第9期1053-1057,共5页
在分析归纳CAD零件设计理论基础上,结合零件多特征基因编码知识,利用自由度分析法及矢量运算法则,提出一种借鉴生物基因思想的零件融合设计建模方法。同时利用数据结构和图形拓扑学的知识建立零件多特征遗传树,在此基础上,采用超节点存... 在分析归纳CAD零件设计理论基础上,结合零件多特征基因编码知识,利用自由度分析法及矢量运算法则,提出一种借鉴生物基因思想的零件融合设计建模方法。同时利用数据结构和图形拓扑学的知识建立零件多特征遗传树,在此基础上,采用超节点存储算法对复杂的空间几何特征进行子节点压缩存储;并建立了零件融合设计的层次数学模型和融合数学模型;通过在CATIA5 r8平台上以实例验证该设计方法是可行的。 展开更多
关键词 零件基因编码 融合模型 智能设计 自由度分析
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基于模糊理论的产品设计综合评价 被引量:4
10
作者 魏蓉 王小平 《科学技术与工程》 2007年第12期3038-3041,共4页
基于模糊数学理论,针对产品设计的特点,分析了影响产品设计品质的各种因素,结合层次分析法和目标树法,提出了针对产品设计的分层多级模糊综合评判过程的实现方法。评价结果客观地反映了实际情况,并便于评价和比较。通过对设计模型的模... 基于模糊数学理论,针对产品设计的特点,分析了影响产品设计品质的各种因素,结合层次分析法和目标树法,提出了针对产品设计的分层多级模糊综合评判过程的实现方法。评价结果客观地反映了实际情况,并便于评价和比较。通过对设计模型的模糊评价验证该评价方法切实可行。 展开更多
关键词 多级评价 模糊数学 产品设计
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视频图像技术在头部位置跟踪上的应用研究 被引量:5
11
作者 王超 魏生民 +2 位作者 周继红 赵治侠 《现代制造工程》 CSCD 2008年第2期111-115,共5页
介绍头盔显示器的概念、工作原理以及头部位置追踪器在头盔显示器工作过程中的重要作用,论述了头部位置追踪器目前常用的技术手段,分析了头部位置跟踪过程中存在的问题与不足,针对目前头盔显示器中存在的问题,提出一种基于视频图像处理... 介绍头盔显示器的概念、工作原理以及头部位置追踪器在头盔显示器工作过程中的重要作用,论述了头部位置追踪器目前常用的技术手段,分析了头部位置跟踪过程中存在的问题与不足,针对目前头盔显示器中存在的问题,提出一种基于视频图像处理技术的头位跟踪方法。论述了视频跟踪系统的原理,边缘检测等图像处理的过程,以及空间坐标恢复原理。最后通过一个仿真实验程序对视频跟踪系统的原理进行验证。实验结果证明,提出的基于视频图像处理的头部位置检测算法是有效可行的。 展开更多
关键词 头盔显示器 图像处理 头位跟踪 边缘检测
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基于视觉引导AGV路径跟踪模糊控制研究 被引量:4
12
作者 刘沙沙 魏生民 +1 位作者 薛瀛 《机床与液压》 北大核心 2009年第8期108-111,共4页
在分析AGV的运动模型的基础上,采用模糊控制方法对AGV路径跟踪进行控制,并利用MATLAB中模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Control)设计了一个优化的、适用于AGV视觉导引系统实现路径跟踪的模糊控制器,并对其进行了仿真。仿真结果表明该模糊... 在分析AGV的运动模型的基础上,采用模糊控制方法对AGV路径跟踪进行控制,并利用MATLAB中模糊逻辑工具箱(Fuzzy Logic Control)设计了一个优化的、适用于AGV视觉导引系统实现路径跟踪的模糊控制器,并对其进行了仿真。仿真结果表明该模糊控制器的控制策略效果良好。 展开更多
关键词 AGV 模糊控制 路径跟踪 仿真
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基于序贯相似度的AGV图像配准方法 被引量:4
13
作者 闫小超 魏生民 +1 位作者 薛瀛 《科学技术与工程》 2010年第3期696-699,共4页
在视觉引导AGV技术中,符号识别是关键。为实现AGV对地面符号快速、准确的识别,当AGV视觉系统获得的地面符号图像时,首先利用统计特征区域的黑点数来筛选模板,然后采用基于模板匹配的图像配准算法对筛选后的模板进行匹配,完成识别。经过... 在视觉引导AGV技术中,符号识别是关键。为实现AGV对地面符号快速、准确的识别,当AGV视觉系统获得的地面符号图像时,首先利用统计特征区域的黑点数来筛选模板,然后采用基于模板匹配的图像配准算法对筛选后的模板进行匹配,完成识别。经过仿真实验证明,该算法的匹配率普遍达到90%以上,基本满足了AGV模板识别、定位的需要,并且计算量较小、计算时间较短。 展开更多
关键词 自动导航车 序贯相似度 模板匹配 图像配准
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液滴撞击固体球面行为特性的数值研究 被引量:4
14
作者 周金华 +5 位作者 秦琰磊 李鹏林 杨明明 韩琴 王月波 魏生民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第20期51-55,176,共6页
基于VOF理论,建立单个液滴撞击球面基板的模型,并分析液滴的运动、射流、弛豫和平衡四个阶段的形态变化。对液滴正向撞击球面的过程进行数值模拟,重点研究冲击速度、球面直径、表面张力和粘度对液滴沉积行为的影响。结果表明,增加撞击速... 基于VOF理论,建立单个液滴撞击球面基板的模型,并分析液滴的运动、射流、弛豫和平衡四个阶段的形态变化。对液滴正向撞击球面的过程进行数值模拟,重点研究冲击速度、球面直径、表面张力和粘度对液滴沉积行为的影响。结果表明,增加撞击速度,最大铺展直径增加,最小铺展厚度减小;增加球面直径,最大铺展直径增加,最小铺展厚度增加;超过一定粘度后,增加粘度系数,最大铺展直径减小,最小铺展厚度增加;增加表面张力系数,最大铺展直径减小,最小铺展厚度增加。在碰撞初期,铺展厚度以碰撞速度线性递减。当速度过大、球面直径或表面张力过小,会导致液膜出现中心局部破裂现象。 展开更多
关键词 液滴 撞击 球面 表面张力 粘度
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三维打印羟基磷灰石/磷酸三钙骨支架工艺中粉体材料组分比及黏结剂对骨支架性能的影响 被引量:4
15
作者 杨明明 +3 位作者 魏生民 魏庆华 柴卫红 李欣培 《生物加工过程》 CAS 2018年第5期85-91,共7页
笔者研究了胶水选用及粉材组分对三维打印羟基磷灰石/磷酸三钙(HA/β-TCP)骨支架性能的影响。为了改善骨支架的力学性能和生物兼容性,分别选用磷酸和聚乙烯醇作为黏结剂,使用Zprinter 250三维打印机制备了不同HA/β-TCP质量配比(100∶0... 笔者研究了胶水选用及粉材组分对三维打印羟基磷灰石/磷酸三钙(HA/β-TCP)骨支架性能的影响。为了改善骨支架的力学性能和生物兼容性,分别选用磷酸和聚乙烯醇作为黏结剂,使用Zprinter 250三维打印机制备了不同HA/β-TCP质量配比(100∶0、80∶20、60∶40及40∶60)的骨支架。通过孔隙率测量、吸水性实验、抗压强度试验、电镜扫描及细胞培养等多种实验方法,分别从连通性、微观结构、表面特性、力学性能及生物兼容性等方面分析了不同胶水及组分比例制备的骨支架性能。结果表明:使用磷酸作为黏结剂的骨支架,不论从微观结构还是生物兼容性和力学强度,其性能均优于聚乙烯醇制备的骨支架。当粉材中HA与β-TCP的比为60∶40时,磷酸骨支架抗压强度取得最大值(4.8 MPa),此时其弹性模量为200 MPa,此外,细胞培养实验表明HA与β-TCP的比为60∶40的磷酸骨支架在促细胞增殖生长方面的表现也最优。因此,后续的临床试验中可选用磷酸作为黏结剂,而HA与β-TCP比为60∶40的骨支架更能促进细胞的生长和增殖。 展开更多
关键词 羟基磷灰石 磷酸三钙 3D打印 骨支架 聚乙烯醇 生物材料
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基于三维打印骨支架制备及其性能 被引量:4
16
作者 潘飞龙 杨明明 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2940-2945,共6页
利用三维打印(3DP)成型技术制备了羟基磷灰石(HAP)支架与混合壳聚糖(CS)的HAP-CS复合支架,并用Ⅰ型胶原蛋白(Collagen TypeⅠ)对HAP-CS支架进行了改性处理;通过抗压强度实验、孔隙率测定、微观形貌观察、亲水性及碱性磷酸酶(ALP)活性检... 利用三维打印(3DP)成型技术制备了羟基磷灰石(HAP)支架与混合壳聚糖(CS)的HAP-CS复合支架,并用Ⅰ型胶原蛋白(Collagen TypeⅠ)对HAP-CS支架进行了改性处理;通过抗压强度实验、孔隙率测定、微观形貌观察、亲水性及碱性磷酸酶(ALP)活性检测实验研究了所制备支架性能。结果表明添加CS可提高HAP支架抗压强度74.5%,但未降低支架孔隙率;经Collagen Type I改性的HAP-CS支架的亲水性有显著提高,ALP活性检测结果显示Collagen TypeⅠ可提高细胞骨化能力。综上,本研究所制备的HAP-CS改性支架具有良好的性能及生物活性,可用于骨缺损修复研究。 展开更多
关键词 三维打印 支架 壳聚糖 I型胶原蛋白
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基于.NET的供电网络监控管理系统的设计及其树形图的实现 被引量:3
17
作者 王碧辉 魏生民 +1 位作者 闫小超 《科学技术与工程》 2009年第16期4678-4682,共5页
企业供电网络中的设备级次清晰、需要实时监控等特点,设计一个基于ASP.NET的B/S结构的监控管理系统,以树形图形式显示供电网络设备构成关系,监控设备运行状态,并实现供电设备自然属性的管理。研究了系统的具体模块设计和功能设计,并详... 企业供电网络中的设备级次清晰、需要实时监控等特点,设计一个基于ASP.NET的B/S结构的监控管理系统,以树形图形式显示供电网络设备构成关系,监控设备运行状态,并实现供电设备自然属性的管理。研究了系统的具体模块设计和功能设计,并详细讨论了供电网络树形图的编程实现。 展开更多
关键词 ASP.NET B/S结构 数据管理 树形图
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快速成形中PAN基碳纤维/HA力学性能模拟研究 被引量:3
18
作者 李鹏林 +1 位作者 杨明明 魏生民 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第23期6-11,共6页
在人工骨支架增材制造过程中,为了制造出具有不同力学性能的人造骨支架适合不同病患,提出利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法,研究所用基体复合材料(聚丙烯腈(Poly acrylonitrile,PAN)基碳纤维和羟基磷灰石(Hydroxyapatite,... 在人工骨支架增材制造过程中,为了制造出具有不同力学性能的人造骨支架适合不同病患,提出利用分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟方法,研究所用基体复合材料(聚丙烯腈(Poly acrylonitrile,PAN)基碳纤维和羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA))表面之间的相互作用及力学性能。分别在原子模拟凝聚相优化分子势能力场(Condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies,COMPASS)和通用力场(Universal force field,UFF)下,对比计算HA和PAN基碳纤维/HA的力学性能,并比较其弹性模量和泊松比,证明羟基磷灰石是一种各向异性材料,并给出羟基磷灰石中添加PAN基碳纤维可以有效改善其力学性能。针对沿不同剪切方向上的PAN基碳纤维/羟基磷灰石进行动力学计算,表明在不同的力场下,羟基磷灰石均是在沿(110)剪切面上与聚丙烯腈纤维产生的结合能值较大。结合径向分布函数分析,揭示了PAN/HA复合材料主要是通过PAN中的N原子与HA表面发生强作用,从而提高PAN/HA基体力学性能。 展开更多
关键词 PAN基碳纤维 羟基磷灰石 结合能 力学性能 模拟
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基于知识库的骨支架可控分形设计 被引量:3
19
作者 王月波 +3 位作者 杨明明 潘飞龙 李欣培 魏生民 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期779-784,共6页
骨支架微观结构知识表达的欠缺,制约了可靠的人工骨支架仿生设计的科学依据和准则,间接影响骨支架仿生制造的研究和进展。基于Hausdorff分形几何理论,按照分形维数建立骨骼微孔形态分形维数知识规则,并根据分`形维数与孔隙率关系模型建... 骨支架微观结构知识表达的欠缺,制约了可靠的人工骨支架仿生设计的科学依据和准则,间接影响骨支架仿生制造的研究和进展。基于Hausdorff分形几何理论,按照分形维数建立骨骼微孔形态分形维数知识规则,并根据分`形维数与孔隙率关系模型建立了二维平面骨支架孔隙率知识规则。系统地建立了从骨骼微观形态到人体骨微孔支架仿生设计的知识库设计方法。在分形维数与孔隙率双耦合因素作用下系统分析了孔隙率、孔填充数量与孔分形维数之间的关系,并分析和研究了微孔的分形维数和数量对填充之后的二维结构图的分形维数和孔隙率的影响。结果表明基于知识库的人工骨支架可控分形理论可以根据个体差异仿生设计骨支架微观结构特征,能够有效地为仿生制造提供驱动模型。 展开更多
关键词 人工骨支架 分形维数 微观结构 孔隙率
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零件多特征基因编码技术研究 被引量:2
20
作者 魏生民 +1 位作者 杨晓强 王文娟 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第5期518-521,共4页
在分析零件CAD特征建模的基础上,针对零件设计和材料选择及加工参数结合松散的现状,参照生物信息学,提出了一种综合考虑材料性能参数、加工参数和几何结构的多特征零件信息模型,又基于该模型建立了多特征零件基因编码理论及其数学模型... 在分析零件CAD特征建模的基础上,针对零件设计和材料选择及加工参数结合松散的现状,参照生物信息学,提出了一种综合考虑材料性能参数、加工参数和几何结构的多特征零件信息模型,又基于该模型建立了多特征零件基因编码理论及其数学模型。利用该理论和算法建立了常见几何特征模型的基因编码和简单零件的基因编码,并通过CATIA5R8验证了多特征零件设计算法。 展开更多
关键词 多特征 材料 CAD 零件基因编码
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