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四点接触球转盘轴承螺栓的静承载能力
1
作者 刘向辉 秦东晨 +2 位作者 贺占蜀 谢兴会 邵景干 《轴承》 北大核心 2026年第1期1-7,共7页
以QU2500.50型单排四点接触球转盘轴承为研究对象,基于HyperMesh和ANSYS软件建立了轴承-支承-螺栓的一体化有限元模型,通过理论公式验证了其准确性,并分析了球数、接触角、螺栓数量和螺栓预紧力对螺栓最大变形和应力的影响,结果表明:螺... 以QU2500.50型单排四点接触球转盘轴承为研究对象,基于HyperMesh和ANSYS软件建立了轴承-支承-螺栓的一体化有限元模型,通过理论公式验证了其准确性,并分析了球数、接触角、螺栓数量和螺栓预紧力对螺栓最大变形和应力的影响,结果表明:螺栓的最大变形和最大应力随着螺栓数量、球数和接触角的增大而减小,而随着螺栓预紧力的增大而增大;各因素对螺栓最大变形的影响程度由大到小依次为螺栓数量、接触角、球数和螺栓预紧力,对螺栓最大应力的影响程度由大到小依次为螺栓数量、螺栓预紧力、球数和接触角,对螺栓应力分布均匀性的影响程度由大到小依次为螺栓数量、球数、接触角和螺栓预紧力。 展开更多
关键词 滚动轴承 四点接触球轴承 转盘轴承 螺栓 承载能力 应力 变形 极差
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基于内聚力单元的聚合物矿物复合材料损伤失效行为有限元分析
2
作者 生培瑶 孙伟 +1 位作者 王俊迪 李想 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期157-161,共5页
聚合物矿物复合材料作为一种非均质颗粒增强复合材料,其细观结构和各组分性能都会对宏观性能产生影响。然而现有的细观结构模型忽略了非凸颗粒的存在,且多针对骨料不发生断裂的水泥基混凝土。本文建立了拟实的细观结构有限元模型,全局... 聚合物矿物复合材料作为一种非均质颗粒增强复合材料,其细观结构和各组分性能都会对宏观性能产生影响。然而现有的细观结构模型忽略了非凸颗粒的存在,且多针对骨料不发生断裂的水泥基混凝土。本文建立了拟实的细观结构有限元模型,全局预插入内聚力单元,对聚合物矿物复合材料断裂行为进行了深入的研究。研究表明,当界面过渡区与基体抗拉强度之比σ_(ITZ)/σ_(m)从0.125增加到0.5,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别提高了70.82%和19.50%;当σ_(ITZ)/σ_(m)从0.5增加到1.0,复合材料的抗拉强度提高了0.98%,损伤应变降低了7.99%。当界面过渡区与基体断裂能之比G_(ITZ)/G_(m)从0.125增加到0.25,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别提高了12.61%和36.06%。当G_(ITZ)/G_(m)从0.25增加到1,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别仅提高了1.04%和1.77%。 展开更多
关键词 聚合物矿物复合材料 细观结构 断裂行为 界面过渡区 有限元
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求解一类非线性抛物方程的单调有限差分方法
3
作者 梁雨欣 邓定文 《工程数学学报》 北大核心 2026年第1期38-62,共25页
对一维非线性Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov(Fisher-KPP)方程构造一类单调的差分格式。运用能量分析法证明了当网格比和方程参数满足一定条件时,该格式能够保持原问题的一些性质,包括保正性、保界性和保单调性。此外,运用离散... 对一维非线性Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov(Fisher-KPP)方程构造一类单调的差分格式。运用能量分析法证明了当网格比和方程参数满足一定条件时,该格式能够保持原问题的一些性质,包括保正性、保界性和保单调性。此外,运用离散的极值原理证明了数值解在最大范数下的收敛阶。当它用于求解Allen-Cahn方程时,所得数值解满足最大值原理,并保持能量耗散定律。这类算法及其理论结果可以直接推广到任意高维问题。最后,数值实验表明数值结果与理论结果相吻合。 展开更多
关键词 Fisher-KPP方程 Allen-Cahn方程 单调差分格式 收敛性分析
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层流微通道黏弹性流体入口段长度的数值研究
4
作者 马洲涛 王企鲲 沈洋 《计算力学学报》 北大核心 2026年第1期151-156,共6页
黏弹性流体作为一种同时展现黏性和弹性特性的复杂流体,在工程和科学领域引起广泛关注。本文通过使用Fluent二次开发UDF(User-defined function)实现黏弹性流体流动的数值模拟,并且验证了模型的可靠性,以此探讨了Oldroyd-B黏弹性流体在... 黏弹性流体作为一种同时展现黏性和弹性特性的复杂流体,在工程和科学领域引起广泛关注。本文通过使用Fluent二次开发UDF(User-defined function)实现黏弹性流体流动的数值模拟,并且验证了模型的可靠性,以此探讨了Oldroyd-B黏弹性流体在圆管中的入口段长度特性,重点考察了不同雷诺数Re、溶剂黏度比β以及魏森伯格数Wi对入口段长度的影响,结果表明,Oldroyd-B流体的惯性效应与入口段长度呈现一定的线性关系,弹性效应使入口段长度比牛顿流体更长。溶剂黏度比β对弹性效应的影响最大,入口段长度变化最明显。魏森伯格数Wi对弹性效应的影响微弱,入口段长度变化不明显。 展开更多
关键词 数值模拟 UDF Oldroyd-B模型 入口段长度
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海底微型钻机钻杆置换机构的优化设计与分析
5
作者 李潇 刘广平 《海洋信息技术与应用》 2026年第1期21-31,共11页
针对海底微型钻机在复杂海底地形钻取作业时对高机动性的需求,本研究开展了结构紧凑性优化设计。以钻杆置换机构为对象,以关键结构尺寸为优化变量,在满足材料屈服强度的约束条件下,基于多目标遗传算法利用MATLAB平台进行Pareto前沿求解... 针对海底微型钻机在复杂海底地形钻取作业时对高机动性的需求,本研究开展了结构紧凑性优化设计。以钻杆置换机构为对象,以关键结构尺寸为优化变量,在满足材料屈服强度的约束条件下,基于多目标遗传算法利用MATLAB平台进行Pareto前沿求解与多目标优化分析。在此基础上构建了该置换机构的三维模型,并采用静力学有限元方法对其在深海高压工况下的力学性能与结构可靠性进行了验证。研究结果实现了结构紧凑性与承载可靠性的协同优化,为深海钻探装备取芯作业的结构设计提供了理论支持与工程借鉴。 展开更多
关键词 海底微型钻机 钻杆置换机构 多目标优化 有限元分析 结构设计 深海工程
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广义离散系统的参数化离散Walsh函数模型降阶方法
6
作者 郭海平 郭琦 +1 位作者 余佳微 唐升国 《应用数学》 北大核心 2026年第1期12-21,共10页
针对广义离散系统,提出一种基于离散Walsh函数的参数化降阶新方法.首先将一般的广义离散系统转化为特定类型的广义离散系统,再采用参数嵌入技术,将其转换成离散参数系统.利用嵌入的参数对状态方程进行Taylor级数展开,得到相关的系数方程... 针对广义离散系统,提出一种基于离散Walsh函数的参数化降阶新方法.首先将一般的广义离散系统转化为特定类型的广义离散系统,再采用参数嵌入技术,将其转换成离散参数系统.利用嵌入的参数对状态方程进行Taylor级数展开,得到相关的系数方程.再利用离散Walsh函数及其性质对该所得方程进行展开,得到并求解相应的矩阵方程,以获取离散Walsh函数的系数矩阵.进而通过该系数矩阵计算正交投影矩阵,最终实现广义离散系统的降阶.在理论上证明降阶系统有与原始系统的前几个离散Walsh函数展开系数匹配的性质.选取电力系统电磁暂态仿真对应的微分动力系统进行数值实验,进一步验证提出的方法具有较高的降阶精度和降阶效率. 展开更多
关键词 离散Walsh函数逼近 广义离散系统 模型降阶方法 系数匹配
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基于函数拟合的中国传统服饰纹样数字化复原方法研究
7
作者 孟虎 于博涵 唐纪达 《丝绸》 北大核心 2026年第3期41-49,共9页
为了有效推动传统纹样的传播,实验以中国古画中的服饰纹样为切入点,借助数学函数拟合技术,实现对纹样的精准还原。文章选取了8个具有代表性的中国传统服饰纹样,从清晰、平整的传统名画中采集并进行矢量化勾勒,再通过GeoGebra和Desmos数... 为了有效推动传统纹样的传播,实验以中国古画中的服饰纹样为切入点,借助数学函数拟合技术,实现对纹样的精准还原。文章选取了8个具有代表性的中国传统服饰纹样,从清晰、平整的传统名画中采集并进行矢量化勾勒,再通过GeoGebra和Desmos数学工具,对纹样进行数学函数和方程组的拟合和优化。来自60名设计学科背景学生主观评价结果表明,生成的数字化纹样不仅能够精准还原传统纹样的形态特征,还具有可调整、易应用的数学表达特性。实验创新性地结合了数学函数工具与传统视觉艺术表达,为传统艺术向数字化视觉艺术的融学科转化开辟了新路径。 展开更多
关键词 传统纹样 数字复原 函数拟合 应用数学
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槽型钢轨疲劳试验加载装置设计方法
8
作者 赵森卫 敬雄刚 +2 位作者 赵红威 薄文杰 桂子旺 《理化检验(物理分册)》 2026年第2期11-14,共4页
槽型钢轨的连接方式主要为闪光对焊法,为检验钢轨的焊接质量,采用有限元方法对槽型钢轨在实际工作状态下的受力情况进行分析,并设计了动态载荷条件下的加载工装。结果表明:使用设计的加载工装可以解决加载过程中系统稳定性不足的问题;... 槽型钢轨的连接方式主要为闪光对焊法,为检验钢轨的焊接质量,采用有限元方法对槽型钢轨在实际工作状态下的受力情况进行分析,并设计了动态载荷条件下的加载工装。结果表明:使用设计的加载工装可以解决加载过程中系统稳定性不足的问题;采用简支梁三点弯曲试验方法,结合所设计的加载工装,对槽型钢轨进行疲劳性能试验验证,成功完成了200万次疲劳试验。 展开更多
关键词 槽型钢轨 疲劳试验 加载工装 有限元分析 受力分析
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拉伸试验中平推夹具固定螺栓断裂的有限元分析方法
9
作者 陈泳 宋小勇 +1 位作者 万春华 王艳阳 《理化检验(物理分册)》 2026年第2期15-22,共8页
拉伸试验过程中,夹持试样位置不准确会导致平推夹具固定螺栓断裂。采用Ls-dyna软件开展了有限元计算分析,获取了该种螺栓在工作工况下单个螺栓的极限承载能力,并分析了试样偏置安装和试样偏角安装时拉伸系统的应力响应过程和螺栓上的最... 拉伸试验过程中,夹持试样位置不准确会导致平推夹具固定螺栓断裂。采用Ls-dyna软件开展了有限元计算分析,获取了该种螺栓在工作工况下单个螺栓的极限承载能力,并分析了试样偏置安装和试样偏角安装时拉伸系统的应力响应过程和螺栓上的最大载荷响应。结果表明:在工作状态下,12.9级高强M8螺栓能承受的最大剪切力约为54500 N;相较于试样偏置安装,试样偏角安装会对螺栓产生更大的影响,不同位置螺栓受力不同,导致靠近试样夹持位置的螺栓承受更大的载荷,更容易发生断裂。 展开更多
关键词 拉伸试验 螺栓 断裂 有限元分析 夹持位置
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基于Fluent塑件皮纹结晶取向发白问题研究
10
作者 吴涛 张哲 +2 位作者 刘灿 于福天 林金山 《模具工业》 2026年第1期17-24,共8页
针对注射成型中塑件表面皮纹出现局部发白缺陷,探究其形成机理,采用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS Fluent建立包含壁面粗糙度的副仪表板左、右前护板注射过程三维瞬态流动模型,模型精确模拟了聚合物熔体在型腔中的充填行为,特别关注了... 针对注射成型中塑件表面皮纹出现局部发白缺陷,探究其形成机理,采用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS Fluent建立包含壁面粗糙度的副仪表板左、右前护板注射过程三维瞬态流动模型,模型精确模拟了聚合物熔体在型腔中的充填行为,特别关注了熔体流经皮纹区域及加强筋处时的复杂流动状态。模拟结果揭示了皮纹结构壁面处存在壁面剪切应力集中,该高剪切环境诱导聚合物分子链产生各向异性取向,并在熔体冷却固化过程中冻结形成高内应力(取向应力),分析表明,带曲率表面及加强筋处的几何不对称引起壁面剪切应力的非均匀分布,使发白区域与几何特征产生关联,数值模拟结果与试验观察及实际生产案例中的皮纹发白位置高度符合,证实了壁面剪切诱导的取向应力是皮纹结晶取向发白现象的根本原因,为从根本上解决皮纹结晶取向发白问题提供了理论依据和精确的预测方法。 展开更多
关键词 注射工艺 模具设计 CAE仿真 皮纹发白
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二元正交多项式及其在最佳平方逼近中的应用
11
作者 王嘉乐 刘尚坤 周晓轩 《高等数学研究》 2026年第1期63-67,共5页
本文首先基于一元正交多项式组建立二元的正交多项式组,分别建立方域与圆域上的二元正交多项式组.针对三维空间主要建立立方区域、球面区域以及球域的正交多项式.接着,利用正交多项式求拟合函数时求解多项式系数时的快捷性构建多元正交... 本文首先基于一元正交多项式组建立二元的正交多项式组,分别建立方域与圆域上的二元正交多项式组.针对三维空间主要建立立方区域、球面区域以及球域的正交多项式.接着,利用正交多项式求拟合函数时求解多项式系数时的快捷性构建多元正交多项式空间,分别提出针对离散数据以及连续函数的拟合函数求解方法.最后,数值计算的结果证明利用正交多项式求解的准确性以及快捷性. 展开更多
关键词 多元正交多项式 最佳平方逼近 函数拟合
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混凝土二维毛细吸水规律研究的细观数值模拟方法 被引量：1
12
作者 王立成 殷鸿杰 邹凯 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期478-484,共7页
当混凝土结构表面局部区域或角部位置相邻侧面与潮湿环境接触时,水分在非饱和混凝土中将以二维毛细吸水的方式传输,呈现与一维毛细吸水过程不同的规律。本文基于非饱和流体理论,建立了混凝土二维毛细吸水规律研究的细观数值模拟方法,并... 当混凝土结构表面局部区域或角部位置相邻侧面与潮湿环境接触时,水分在非饱和混凝土中将以二维毛细吸水的方式传输,呈现与一维毛细吸水过程不同的规律。本文基于非饱和流体理论,建立了混凝土二维毛细吸水规律研究的细观数值模拟方法,并开展了混凝土二维毛细吸水过程的数值仿真分析。结果发现,相同时间内,毛细吸水高度随混凝土表面与水接触区域面积的减小而减小,但单位面积的累计吸水量却表现出增加规律。粗骨料和界面过渡区(ITZ)会分别抑制和促进混凝土局部区域的二维毛细吸水过程。在数值模拟基础上,建立了混凝土一维与二维毛细吸水率之间的关系式。此外,定量分析了混凝土构件角部区域毛细吸水过程的交互效应。 展开更多
关键词 混凝土 二维毛细吸水 细观方法 数值模拟 吸水率
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S_(N)输运方程的一类无振荡嵌套网格格式
13
作者 杨容 李双贵 +1 位作者 袁光伟 杭旭登 《计算物理》 北大核心 2025年第4期391-399,共9页
本文提出求解离散纵标输运方程的一类嵌套网格离散格式。格式的基本未知量定义在网格单元和子网格单元中心,通过在子网格边界量的封闭条件中保持输运格式矩阵的对角占优性,可以设计抑制振荡的输运嵌套网格格式。提出两类封闭条件,设计... 本文提出求解离散纵标输运方程的一类嵌套网格离散格式。格式的基本未知量定义在网格单元和子网格单元中心,通过在子网格边界量的封闭条件中保持输运格式矩阵的对角占优性,可以设计抑制振荡的输运嵌套网格格式。提出两类封闭条件,设计嵌套子网格步格式和嵌套子网格中心格式。测试算例表明:与经典的菱形格式、子网格平衡格式相比,新格式计算精度较高且能明显抑制非物理数值振荡;虽然嵌套子网格格式的单次迭代求解计算量大,但是在迭代难收敛的测试算例中,嵌套子网格格式的迭代收敛次数远远小于菱形格式和子网平衡法等高精度格式,求解效率更高。 展开更多
关键词 输运方程 离散纵标方法 高精度格式 无振荡格式
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基于薄层单元的非饱和土-结构接触模型数值实现及验证
14
作者 张亚国 杨赟 +3 位作者 雷伟 白鹏 黄伟 肖书雄 《计算力学学报》 北大核心 2025年第6期974-982,共9页
非饱和土-结构的相互作用是岩土工程中重点关注的问题之一。基于薄层单元法开发了非饱和土-结构接触面模型的有限元算法,借助经典的滑块数值试验对砂土-钢以及非饱和粉土-钢接触面剪切试验进行模拟。结果表明,试验中施加的法向应力越大... 非饱和土-结构的相互作用是岩土工程中重点关注的问题之一。基于薄层单元法开发了非饱和土-结构接触面模型的有限元算法,借助经典的滑块数值试验对砂土-钢以及非饱和粉土-钢接触面剪切试验进行模拟。结果表明,试验中施加的法向应力越大,接触面峰值剪应力越大,剪胀现象越不明显;随初始孔隙比减小或吸力的增大,接触面表现出显著的应变软化特征,体积变形则呈现出先剪缩后剪胀的相变过程。由于该数值算法能充分考虑状态相关变量对非饱和接触面剪切力学行为的影响,使得计算的接触面剪应力、法向位移与试验结果接近。通过与常用的数值算法及无厚度单元相比,发现基于误差精度控制的算法具有更好的收敛性,且薄层接触面单元能充分地传递法向应力,能体现接触面的法向变形,可实现非饱和土-结构接触面理论模型的数值计算过程。此外该数值算法能充分考虑不同边界条件下的接触剪切过程,具有更好的工程应用性。 展开更多
关键词 薄层单元法 非饱和接触面 有限元法 吸力 应变软化
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共价有机骨架/石墨炔复合材料电化学性能的分子动力学模拟
15
作者 徐毅 徐莎贝 +3 位作者 王金龙 严太翔 周子恒 袁彬 《上海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期836-847,共12页
针对共价有机骨架(covalent organic framework,COF)/石墨炔(graphyne,GY)复合材料(COF@GY)的电化学性能开展了分子动力学(moleculardynamics,MD)模拟研究.通过电子性质分析确定了COF@GY属于优良的半导体,且锂离子(Li^(+))更倾向于被CO... 针对共价有机骨架(covalent organic framework,COF)/石墨炔(graphyne,GY)复合材料(COF@GY)的电化学性能开展了分子动力学(moleculardynamics,MD)模拟研究.通过电子性质分析确定了COF@GY属于优良的半导体,且锂离子(Li^(+))更倾向于被COF所吸附.在此基础上,明确了Li^(+)的吸附位点与吸附顺序,获得了Li^(+)吸附数量对其吸附能的影响规律,并观察到了COF@GY在储锂过程中的表观形貌变化,获得了其中的COF-GY间距.当Li^(+)吸附达到饱和状态时COF@GY的体积仅增大了29.06%,且平均电压降至1.02 V,表明COF@GY适用于锂离子电池的负极材料;在同等条件下,COF与GY之间的离子电导率最大.研究结果表明,此类物质具有良好的电化学性能. 展开更多
关键词 共价有机骨架 石墨炔 电化学性能 锂离子 分子动力学模拟
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一种真实人体无触重建的并行GRU网络算法
16
作者 刘岩 尹伟石 《黑龙江大学自然科学学报》 2025年第2期154-161,共8页
通过真实特征参数重建人体是虚拟现实领域的重要问题。为了实现高精度人体重建并降低计算复杂度,构建并行门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)网络建立人体特征参数和远场数据之间的关系,使用Fourier方法通过远场数据重建人体形状... 通过真实特征参数重建人体是虚拟现实领域的重要问题。为了实现高精度人体重建并降低计算复杂度,构建并行门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)网络建立人体特征参数和远场数据之间的关系,使用Fourier方法通过远场数据重建人体形状。从低维度数据向高维度数据映射会导致模型泛化能力减弱,通过并行GRU网络实现高维远场数据快速计算,有效建立低维人体特征参数和高维远场数据之间的关系。实验结果表明,该方法可以实现三维人体重建,在真实数据的数据集上具有较低的平均误差。 展开更多
关键词 三维人体重建 并行GRU网络 远场数据 人体特征参数
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动静涡旋盘齿顶摩擦副摩擦力分形预测模型 被引量：1
17
作者 郝菊文 党兴武 彭斌 《计算力学学报》 北大核心 2025年第4期678-684,共7页
涡旋压缩机动静涡旋盘齿顶摩擦副的摩擦磨损会造成气体泄漏与整机振动等不良影响.通过对动静涡旋盘齿顶摩擦副接触表面微观接触分析和动涡旋盘的受力分析,基于分形理论建立了动静涡旋盘齿顶摩擦副摩擦力分形预测模型.并采用数值仿真研... 涡旋压缩机动静涡旋盘齿顶摩擦副的摩擦磨损会造成气体泄漏与整机振动等不良影响.通过对动静涡旋盘齿顶摩擦副接触表面微观接触分析和动涡旋盘的受力分析,基于分形理论建立了动静涡旋盘齿顶摩擦副摩擦力分形预测模型.并采用数值仿真研究了涡旋压缩机在一个周期工作内,主轴转角θ、分形维数D、无量纲特征尺度参数G∗及无量纲真实接触面积A∗r等参数对摩擦力F的影响规律.结果表明,摩擦副的真实接触面积和摩擦力在开始排气角θ∗处达到最大值;摩擦力F随分形维数D增大先减小后增大,存在一最佳分形维数使得摩擦力最小;随无量纲特征尺度参数G∗及无量纲真实接触面积A∗r的减小而减小. 展开更多
关键词 涡旋盘 齿顶 摩擦力 分形理论 预测模型
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耦合多相流和溶质运移的地下水重非水相液体迁移转化模拟研究 被引量：1
18
作者 巨梦蝶 李响 尹海龙 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第1期149-156,共8页
重非水相液体(Dense Non-Aqueous Phase Liquid,DNAPL)泄漏到地下介质后,首先以非水相液体(Non-Aqueous Phase Liquid,NAPL)形式发生迁移扩展,而后缓慢溶解于地下水,形成大面积污染羽。该文构建了一种耦合多相流模型和溶质运移模型的模... 重非水相液体(Dense Non-Aqueous Phase Liquid,DNAPL)泄漏到地下介质后,首先以非水相液体(Non-Aqueous Phase Liquid,NAPL)形式发生迁移扩展,而后缓慢溶解于地下水,形成大面积污染羽。该文构建了一种耦合多相流模型和溶质运移模型的模拟框架,以某实际DNAPL污染场地为例,对现场地下水中三氯甲烷污染进行模拟,模拟误差低于20%。模拟发现:渗透系数场前期勘测及基于NAPL相分布的动态更新是提升实际场景下模型预测精度的关键因素;地下水DNAPL污染防控除了水平方向的隔离措施之外,还应合理确定DNAPL垂向迁移的地层深度。 展开更多
关键词 地下水 重非水相液体 多相流 迁移转化 数值模拟
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非对称型假体设计及全膝关节置换后的力学分析 被引量：1
19
作者 苏德君 董万鹏 +2 位作者 董跃福 张吉超 张震 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第3期510-516,共7页
背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一... 背景:全膝关节置换是治疗膝关节晚期病症的有效手段,但假体衬垫容易因内部应力变化而产生磨损失效,寿命有限且术后患者的活动能力降低。如何对假体进行改进设计来满足患者更多的需求是假体研究的重要方向。目的:基于半月板的形态设计一种非对称型假体,并与对称设计的后稳定型假体进行比较,分析2种假体的应力分布情况和衬垫的接触面积变化,以探究非对称型假体设计是否存在优势。方法:通过有限元方法对1例膝骨关节炎患者进行模拟截骨和假体装配,建立基于非对称型假体及对称设计的后稳定型假体的全膝关节置换术后膝关节模型。在0°,10°,20°,30°的屈膝条件下,探究股骨假体、胫骨假体以及衬垫上的Mises应力,并通过对比衬垫内外侧的接触面积,分析全膝关节置换后膝关节生物力学变化和运动行为的改变。结果与结论:(1)在0°-30°的屈膝过程中,2种假体衬垫上的Mises应力峰值均表现出先减小后增大的趋势,且内侧始终大于外侧。(2)非对称型设计的假体与后稳定型假体相比,应力峰值更低;在屈膝30°时,非对称型假体衬垫内外侧的Mises应力峰值分别为15.81 MPa和11.95 MPa,后稳定型衬垫为16.70 MPa和13.76 MPa,两者内侧差值约为5.33%,而外侧则相差13.15%;对比股骨假体和胫骨假体上的Mises应力峰值,非对称型假体在屈膝过程中始终低于后稳定型假体。(3)在0°站立位时,后稳定型假体衬垫的内侧接触面积为17.96 mm^(2)、外侧为34.10 mm^(2);而非对称型假体衬垫的内外侧接触面积分别为105.47 mm^(2)和107.80 mm^(2),具有更大的接触面积且两侧差距更小。(4)结果表明,非对称型假体的生物力学表现更好,且能够对维持膝关节稳定性、提升关节活动度有所帮助。这种设计能够在一定程度上还原膝关节以内侧髁为轴进行外旋的运动机制,是一种更为有效的膝关节假体选择方案。 展开更多
关键词 膝关节 全膝关节置换 非对称型假体设计 生物力学 有限元分析
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