用一种新型的数值方法—边光滑有限元方法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对梁、板等简单结构的振动与稳定性问题进行分析与研究。光滑有限元方法在计算系统总体刚度矩阵时在构造的光滑域内对应变进行光滑操作,这...用一种新型的数值方法—边光滑有限元方法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对梁、板等简单结构的振动与稳定性问题进行分析与研究。光滑有限元方法在计算系统总体刚度矩阵时在构造的光滑域内对应变进行光滑操作,这样得到的刚度矩阵改善了有限元方法过刚的数值缺陷。对梁和板结构在一定边界条件下的振动与稳定性问题的分析结果表明:与其它有限元方法相比,光滑有限元方法提高了数值计算结果的精确度和收敛性。展开更多
目的针对传统有限元法(finite element method,FEM)分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)后压电股骨重建时精度低的问题,采用边光滑有限元法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对植入假体后压电股骨近端的骨...目的针对传统有限元法(finite element method,FEM)分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)后压电股骨重建时精度低的问题,采用边光滑有限元法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对植入假体后压电股骨近端的骨重建进行仿真分析。方法根据自适应骨重建理论,建立假体-压电股骨模型。基于模型的背景网格构建光滑域,引入梯度光滑技术,求解出光滑的重建刺激,进而得到术后压电股骨近端的密度分布。结果植入假体后,受力点由股骨头转移到假体,出现应力屏蔽现象,股骨内部表观密度的分布发生明显变化。相比于FEM,ES-FEM在一定程度上能软化数值模型,提高仿真精度。在相同的网格下,电势和密度的求解精度分别提高27%和30%左右。结论采用ES-FEM能够更精确地模拟出THA术后压电股骨近端的骨重建进程,为THA临床研究提供有效的理论依据。展开更多
目的针对骨重建压电效应仿真分析时传统有限元法(finite element method,FEM)数值解精度差的问题,提出了一种基于边的光滑有限元法(edged-based smoothed FEM,ES-FEM)模型。方法基于三角形背景网格构建光滑域,依托梯度光滑技术获得光滑...目的针对骨重建压电效应仿真分析时传统有限元法(finite element method,FEM)数值解精度差的问题,提出了一种基于边的光滑有限元法(edged-based smoothed FEM,ES-FEM)模型。方法基于三角形背景网格构建光滑域,依托梯度光滑技术获得光滑应变梯度与光滑电场梯度,在光滑伽辽金弱形式的框架下构造系统离散方程。结果采用上述模型能反映压电效应下骨重建过程中骨密度变化和电势分布,相比于FEM,ES-FEM能够在一定程度上提高骨重建仿真结果的精度。结论提出的边光滑有限元模型能够更准确地模拟出骨重建过程,该方法对骨重建压电效应问题的准确预测为骨类疾病临床研究提供有效的理论依据。展开更多
剪切稀化是重要的一类广义牛顿流体行为,在生物医药、食品化工等领域已有广泛应用。剪切稀化流体激励下的单圆柱单自由度涡激振动已有诸多研究,但鲜有涉及剪切稀化流体作用下两自由度圆柱涡激振动现象。该文选用Carreau-Yasuda本构模型...剪切稀化是重要的一类广义牛顿流体行为,在生物医药、食品化工等领域已有广泛应用。剪切稀化流体激励下的单圆柱单自由度涡激振动已有诸多研究,但鲜有涉及剪切稀化流体作用下两自由度圆柱涡激振动现象。该文选用Carreau-Yasuda本构模型,运用边线型光滑有限元法(Edge-based Smoothed Finite Element Method,ES-FEM)研究剪切稀化行为对单圆柱两自由度涡激振动特性的影响。研究发现:低时间常数下,随着折合流速U_r增加,剪切稀化流体中的圆柱振荡将加快趋于稳定,但随时间常数增加,加速效应减弱。在不同时间常数下,圆柱质心均呈经典“8”字型自限振荡,且高时间常数下轨迹杂乱。在U_r=6条件下,对两自由度下不同时间常数的圆柱尾涡模式进行模拟,模拟结果显示:0.8≤Cu≤80时捕捉到2S尾涡;80≤Cu≤160范围内则为2P模式。在不同时间常数区间释放流向自由度后发现,不同时间常数下,流体对剪切速率变化敏感性不同,高时间常数区间内流向自由度对尾流区黏度场有明显扰动。该研究结果将为广义牛顿流体作用下的钝体振动抑制及能量收集提供借鉴。展开更多
文摘用一种新型的数值方法—边光滑有限元方法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对梁、板等简单结构的振动与稳定性问题进行分析与研究。光滑有限元方法在计算系统总体刚度矩阵时在构造的光滑域内对应变进行光滑操作,这样得到的刚度矩阵改善了有限元方法过刚的数值缺陷。对梁和板结构在一定边界条件下的振动与稳定性问题的分析结果表明:与其它有限元方法相比,光滑有限元方法提高了数值计算结果的精确度和收敛性。
文摘目的针对传统有限元法(finite element method,FEM)分析全髋关节置换(total hip arthroplasty,THA)后压电股骨重建时精度低的问题,采用边光滑有限元法(edge-based smoothed finite element method,ES-FEM)对植入假体后压电股骨近端的骨重建进行仿真分析。方法根据自适应骨重建理论,建立假体-压电股骨模型。基于模型的背景网格构建光滑域,引入梯度光滑技术,求解出光滑的重建刺激,进而得到术后压电股骨近端的密度分布。结果植入假体后,受力点由股骨头转移到假体,出现应力屏蔽现象,股骨内部表观密度的分布发生明显变化。相比于FEM,ES-FEM在一定程度上能软化数值模型,提高仿真精度。在相同的网格下,电势和密度的求解精度分别提高27%和30%左右。结论采用ES-FEM能够更精确地模拟出THA术后压电股骨近端的骨重建进程,为THA临床研究提供有效的理论依据。
文摘目的针对骨重建压电效应仿真分析时传统有限元法(finite element method,FEM)数值解精度差的问题,提出了一种基于边的光滑有限元法(edged-based smoothed FEM,ES-FEM)模型。方法基于三角形背景网格构建光滑域,依托梯度光滑技术获得光滑应变梯度与光滑电场梯度,在光滑伽辽金弱形式的框架下构造系统离散方程。结果采用上述模型能反映压电效应下骨重建过程中骨密度变化和电势分布,相比于FEM,ES-FEM能够在一定程度上提高骨重建仿真结果的精度。结论提出的边光滑有限元模型能够更准确地模拟出骨重建过程,该方法对骨重建压电效应问题的准确预测为骨类疾病临床研究提供有效的理论依据。
文摘剪切稀化是重要的一类广义牛顿流体行为,在生物医药、食品化工等领域已有广泛应用。剪切稀化流体激励下的单圆柱单自由度涡激振动已有诸多研究,但鲜有涉及剪切稀化流体作用下两自由度圆柱涡激振动现象。该文选用Carreau-Yasuda本构模型,运用边线型光滑有限元法(Edge-based Smoothed Finite Element Method,ES-FEM)研究剪切稀化行为对单圆柱两自由度涡激振动特性的影响。研究发现:低时间常数下,随着折合流速U_r增加,剪切稀化流体中的圆柱振荡将加快趋于稳定,但随时间常数增加,加速效应减弱。在不同时间常数下,圆柱质心均呈经典“8”字型自限振荡,且高时间常数下轨迹杂乱。在U_r=6条件下,对两自由度下不同时间常数的圆柱尾涡模式进行模拟,模拟结果显示:0.8≤Cu≤80时捕捉到2S尾涡;80≤Cu≤160范围内则为2P模式。在不同时间常数区间释放流向自由度后发现,不同时间常数下,流体对剪切速率变化敏感性不同,高时间常数区间内流向自由度对尾流区黏度场有明显扰动。该研究结果将为广义牛顿流体作用下的钝体振动抑制及能量收集提供借鉴。
