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基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法
被引量：
8
1
作者
开依沙尔.热合曼
买买提明.艾尼
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期340-346,共7页
骨重建是一种持续进行的新骨替代旧骨的过程,它通过具有骨吸收能力的破骨细胞和具有骨成形能力的成骨细胞来实现。在陆地脊椎动物中这两种细胞活动是严格平衡的,并且骨的拓扑形状是适应局部力学环境的。本文以Turing反应-扩散模型为基础...
骨重建是一种持续进行的新骨替代旧骨的过程,它通过具有骨吸收能力的破骨细胞和具有骨成形能力的成骨细胞来实现。在陆地脊椎动物中这两种细胞活动是严格平衡的,并且骨的拓扑形状是适应局部力学环境的。本文以Turing反应-扩散模型为基础,通过骨成形与骨吸收机理耦合建立了骨重建模型。该模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则提出了连续体结构仿生拓扑优化计算方法,该方法将结构看成生长的骨骼,将寻找最优拓扑的过程比拟为骨骼的重建过程,应变能密度的均匀分布作为优化准则更新材料分布,直至达到一个平衡状态,并由此获得最优拓扑结构。最后通过典型的算例验证了所提方法的可行性和有效性。
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关键词
连续体结构
仿生
拓扑
优化
骨骼重建
Turing反应-扩散模型
有限元方法
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职称材料
用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究
被引量：
4
2
作者
买买提明.艾尼
《新疆大学学报（自然科学版）》
CAS
2009年第4期402-407,共6页
本文介绍了用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化理论和方法.首先对骨微结构进行了建模,然后用仿生拓扑优化方法模拟了骨小梁结构的形成过程.对骨骼宏观结构和形状的形成过程也进行了建模并进行了仿生拓扑优化.不同载荷条...
本文介绍了用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化理论和方法.首先对骨微结构进行了建模,然后用仿生拓扑优化方法模拟了骨小梁结构的形成过程.对骨骼宏观结构和形状的形成过程也进行了建模并进行了仿生拓扑优化.不同载荷条件下的骨微结构模型在保留体积不同时的仿生拓扑优化结果表明,所有的结果最终都得到小梁结构并在给定的保留体积内趋于稳定,但是小梁尺寸大小有所不同.对于骨骼宏观模型,建立了不同边界条件的模型,用仿生拓扑优化方法模拟了骨骼宏观结构和形状的形成过程,得到了接近股骨、腓骨、脊椎骨、错骨和指骨等实际骨骼形状.
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关键词
有限元法
反应扩散模型
仿生
拓扑
优化
小梁结构
骨骼
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职称材料
基于wolf法则的连续体结构仿生拓扑优化方法
3
作者
开依沙尔.热合曼
热合买提江.依明江
+1 位作者
艾孜海尔.哈力克
买买提明.艾尼
《机械设计与制造》
北大核心
2014年第9期198-200,204,共4页
基于生物力学中的Wolff法则指的是骨具有适应力学环境的功能,它将根据周围的力学环境调整自身的拓扑结构和形状,以最小的重量实现最优的结构和最大的强度。将基于反应扩散方程的骨骼重建模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则...
基于生物力学中的Wolff法则指的是骨具有适应力学环境的功能,它将根据周围的力学环境调整自身的拓扑结构和形状,以最小的重量实现最优的结构和最大的强度。将基于反应扩散方程的骨骼重建模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则对连续体结构拓扑优化设计提出了基于Wolff法则的仿生拓扑优化计算方法。对连续体结构拓扑优化中被广泛应用的短悬臂梁结构进行拓扑优化计算,以及其结果与其它几种拓扑优化方法进行比较,验证了文中方法的有效性。
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关键词
Wolff法则
反应-扩散模型
连续体结构
仿生
拓扑
优化
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职称材料
题名
基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法
被引量：
8
1
作者
开依沙尔.热合曼
买买提明.艾尼
机构
新疆大学机械工程学院
新疆大学数学与系统科学学院
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第5期340-346,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(50775193)
文摘
骨重建是一种持续进行的新骨替代旧骨的过程,它通过具有骨吸收能力的破骨细胞和具有骨成形能力的成骨细胞来实现。在陆地脊椎动物中这两种细胞活动是严格平衡的,并且骨的拓扑形状是适应局部力学环境的。本文以Turing反应-扩散模型为基础,通过骨成形与骨吸收机理耦合建立了骨重建模型。该模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则提出了连续体结构仿生拓扑优化计算方法,该方法将结构看成生长的骨骼,将寻找最优拓扑的过程比拟为骨骼的重建过程,应变能密度的均匀分布作为优化准则更新材料分布,直至达到一个平衡状态,并由此获得最优拓扑结构。最后通过典型的算例验证了所提方法的可行性和有效性。
关键词
连续体结构
仿生
拓扑
优化
骨骼重建
Turing反应-扩散模型
有限元方法
Keywords
Continuum structure
Bionic topology optimization
Bone remodeling
Turing reaction-diffusion equation
Finite element method
分类号
Q811.6 [生物学—生物工程]
O241.82 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究
被引量：
4
2
作者
买买提明.艾尼
机构
新疆大学机械工程学院
出处
《新疆大学学报（自然科学版）》
CAS
2009年第4期402-407,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(编号:50775193)
文摘
本文介绍了用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化理论和方法.首先对骨微结构进行了建模,然后用仿生拓扑优化方法模拟了骨小梁结构的形成过程.对骨骼宏观结构和形状的形成过程也进行了建模并进行了仿生拓扑优化.不同载荷条件下的骨微结构模型在保留体积不同时的仿生拓扑优化结果表明,所有的结果最终都得到小梁结构并在给定的保留体积内趋于稳定,但是小梁尺寸大小有所不同.对于骨骼宏观模型,建立了不同边界条件的模型,用仿生拓扑优化方法模拟了骨骼宏观结构和形状的形成过程,得到了接近股骨、腓骨、脊椎骨、错骨和指骨等实际骨骼形状.
关键词
有限元法
反应扩散模型
仿生
拓扑
优化
小梁结构
骨骼
Keywords
FEM
Reaction-Diffusion Model
Bionic Topology Optimization
Trabecular Architecture
Bone
分类号
Q811.6 [生物学—生物工程]
O241.82 [理学—计算数学]
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职称材料
题名
基于wolf法则的连续体结构仿生拓扑优化方法
3
作者
开依沙尔.热合曼
热合买提江.依明江
艾孜海尔.哈力克
买买提明.艾尼
机构
新疆大学机械工程学院
新疆大学数学与系统科学学院
出处
《机械设计与制造》
北大核心
2014年第9期198-200,204,共4页
基金
国家自然科学基金面向项目(50775193
51075346)
文摘
基于生物力学中的Wolff法则指的是骨具有适应力学环境的功能,它将根据周围的力学环境调整自身的拓扑结构和形状,以最小的重量实现最优的结构和最大的强度。将基于反应扩散方程的骨骼重建模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则对连续体结构拓扑优化设计提出了基于Wolff法则的仿生拓扑优化计算方法。对连续体结构拓扑优化中被广泛应用的短悬臂梁结构进行拓扑优化计算,以及其结果与其它几种拓扑优化方法进行比较,验证了文中方法的有效性。
关键词
Wolff法则
反应-扩散模型
连续体结构
仿生
拓扑
优化
Keywords
Wolf＇s Law
Reaction-Diffusion Model
Continuum Structure
Bionic Topology Optimization
分类号
TH16 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法
开依沙尔.热合曼
买买提明.艾尼
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
8
下载PDF
职称材料
2
用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究
买买提明.艾尼
《新疆大学学报（自然科学版）》
CAS
2009
4
下载PDF
职称材料
3
基于wolf法则的连续体结构仿生拓扑优化方法
开依沙尔.热合曼
热合买提江.依明江
艾孜海尔.哈力克
买买提明.艾尼
《机械设计与制造》
北大核心
2014
0
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职称材料
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