3D打印CAF/TPU复合材料的工艺参数优化 被引量：2

1

作者 陈彦君 赵冬梅 乌日开西·艾依提 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第1期98-104,共7页

为了提升连续芳纶纤维(CAF)增强热塑性聚氨酯(TPU)复合材料3D打印样件的综合力学性能及表面质量,通过单因素试验和响应面法进行工艺参数优化,对打印试样的拉伸强度、弯曲强度和表面粗糙度进行测试,研究打印速度、打印层高和单道宽度等... 为了提升连续芳纶纤维(CAF)增强热塑性聚氨酯(TPU)复合材料3D打印样件的综合力学性能及表面质量,通过单因素试验和响应面法进行工艺参数优化,对打印试样的拉伸强度、弯曲强度和表面粗糙度进行测试,研究打印速度、打印层高和单道宽度等工艺参数对综合力学性能和表面质量的影响规律。研究结果显示,各工艺参数对力学性能和表面质量的影响程度存在差异,影响大小依次为:打印层高>单道宽度>打印速度;最佳的打印参数组合为:打印速度4mm/s,层高0.2mm,单道宽度0.4mm。优化后的拉伸强度最高达到183.51MPa,拉伸性能提升30.45%;弯曲强度达到48.33MPa,弯曲性能提升31.08%;表面粗糙度最低可达9.54μm,表面质量提升54.82%。因此通过响应面法对CAF/TPU复合材料进行工艺参数优化,可以得到综合力学性能理想同时具有良好表面质量的打印试样。 展开更多

关键词 连续芳纶纤维 热塑性聚氨酯 3D打印 力学性能 响应面法

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同步气体冷却下薄板激光熔覆数值模拟及实验研究 被引量：1

2

作者 吴志鹏 乌日开西·艾依提 张宇涛 《表面技术》 北大核心 2025年第5期176-187,共12页

目的解决薄板在激光熔覆过程中产生复杂残余应力、变形及晶粒粗大等问题,提高熔覆层的质量和零件装配可靠性。方法提出一种液氮冷却氮气的激光熔覆同步气体冷却方法。采用双椭球热源,综合考虑随温度变化的热物性参数、热传导、热辐射、... 目的解决薄板在激光熔覆过程中产生复杂残余应力、变形及晶粒粗大等问题,提高熔覆层的质量和零件装配可靠性。方法提出一种液氮冷却氮气的激光熔覆同步气体冷却方法。采用双椭球热源,综合考虑随温度变化的热物性参数、热传导、热辐射、光粉相互影响、凝固过程中相变潜热的作用,建立同步气体冷却的激光熔覆三维数值模型,对不同冷却距离(d)下的瞬态温度场、熔池流场及应力演变过程进行数值计算。同时,利用热电偶对温度场分布进行验证,并采用扫描电子显微镜(SEM)和显微硬度仪分析其显微组织及涂层的硬度。结果引入冷却氮气增强了熔池表面与外界环境之间的热交换,从而改善了熔池的温度分布,加快了熔池的冷却速度。常规激光熔覆和同步气体冷却激光熔覆的熔池流场变化趋势基本相同,呈现中心向四周流动,中心流速小,边缘流速大,熔池前方的流速大于熔池后方。当冷却距离为5mm时,基体横向最大残余应力由204 MPa降至181 MPa,熔覆层顶部残余应力从190 MPa降至172 MPa,界面结合区残余应力从234 MPa降至211MPa,基板两侧翘曲变形量减少了50%。当冷却距离为10mm时,涂层的晶粒组织明显细化,中部柱状晶的无序排列程度明显增大,涂层的显微硬度从348.2HV0.2提高到375HV0.2。结论该方法可以有效减小基体的残余应力和变形,为更好控制激光熔覆涂层的晶粒和微观组织提供了一种新方法。 展开更多

关键词 激光熔覆 同步气体冷却 残余应力 熔池流场 显微组织 数值模拟

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3D打印聚醚醚酮(PEEK)基复合材料人工椎体力学性能的有限元研究 被引量：1

3

作者 孙闯 乌日开西·艾依提 滕勇 《中国脊柱脊髓杂志》 北大核心 2025年第5期528-537,共10页

目的:通过有限元法分析3D打印的聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)基复合材料的个性化人工椎体置入后的力学性能及对相邻组织的影响。方法:提取一名男性健康志愿者的腰椎CT扫描数据进行三维重建,构建腰椎(L1~L5)有限元模型,仿真各体... 目的:通过有限元法分析3D打印的聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)基复合材料的个性化人工椎体置入后的力学性能及对相邻组织的影响。方法:提取一名男性健康志愿者的腰椎CT扫描数据进行三维重建,构建腰椎(L1~L5)有限元模型,仿真各体态下不同腰椎节段的活动度,并通过与以往研究文献研究数据比较进行有效性验证。模拟全椎体切除术(total en bloc spondylectomy,TES)切除L3椎体及相邻椎间盘,基于人工椎体的设计原则,设计了个性化人工椎体,并采用后路固定的方式使用钛合金钉棒与相邻腰椎固定。人工椎体内部设计为30%、50%、70%致密度的蜂窝结构,选择PEEK/羟基磷灰石(hydroxylaptite,HA)复合材料作为个性化腰椎人工椎体外部壳体,以PEEK/碳纤维(carbon fiber,CF)材料作为内部填充物。通过Vicon Nexus系统得到直立、前屈、后伸、侧弯、旋转状态下椎体所受力和力矩,作为有限元分析的边界条件,选择合适的植骨孔大小和壳体厚度,对人工椎体内部使用不同致密度的六边形蜂窝进行填充,通过改变皮质骨和松质骨的弹性模量建立青壮年组和中老年组模型,对模型进行有限元仿真,通过统计分析人工椎体、固定系统和相邻上下终板在不同运动状态下的最大应力值以及人工椎体的应力遮挡率的大小,分析人工椎体的性能优劣。结果:人工椎体最大应力值(42.25MPa)低于PEEK/HA的屈服强度(65MPa),内部蜂窝最大应力值(26.38MPa)低于PEEK/CF的屈服强度(90MPa),钉棒固定系统的最大应力值(271.75MPa)低于钛合金的屈服强度(900MPa),相邻终板最大应力值(7.87MPa)低于软骨终板的屈服强度(50MPa),中老年组30%蜂窝致密度的人工椎体应力遮挡率最低。结论:3D打印的PEEK基复合材料人工椎体可以较好地完成TES后腰椎结构的重建,具有较好的生物力学稳定性。 展开更多

关键词 人工椎体 聚醚醚酮 有限元 应力遮挡率

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个性化手功能康复外骨骼的设计 被引量：1

4

作者 陈晨 乌日开西·艾依提 《机械设计》 北大核心 2025年第4期33-39,共7页

根据人手部特征和手指关节运动特性分析,设计了一种个性化手功能康复外骨骼,是一种多连杆机械结构模型,并对其进行运动分析与仿真,验证了该机械结构可以辅助手指关节完成屈曲与伸展动作,通过有限元分析证明其最大应力小于PLA材料屈服强... 根据人手部特征和手指关节运动特性分析,设计了一种个性化手功能康复外骨骼,是一种多连杆机械结构模型,并对其进行运动分析与仿真,验证了该机械结构可以辅助手指关节完成屈曲与伸展动作,通过有限元分析证明其最大应力小于PLA材料屈服强度,满足设计要求。由理论分析与计算得出了外骨骼的疲劳寿命。采用3D打印技术制成该个性化手功能康复外骨骼,总体体积小、质量小。对样机进行应力应变测试验证该外骨骼安全性较高,通过受试者运用想象脑电信号控制该外骨骼样机进行康复训练试验,结果表明:该个性化手功能康复外骨骼能够完成指关节康复训练动作,具有较高的可靠性,可以进行手功能康复训练。 展开更多

关键词 外骨骼 手功能康复 运动仿真 脑电控制

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两种FDM打印扫描方式对比研究

5

作者 支皓 乌日开西·艾依提 贾儒 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期130-133,139,共5页

研究了FDM 3D打印中往复扫描和插入扫描两种扫描方式对试件拉伸性能、弯曲性能和表面粗糙度的影响规律。结果表明,相同扫描间距下,采用插入扫描方式制备的拉伸试件的抗拉强度更高,其中采用纵向填充的试件抗拉强度平均增加了5.7%,采用横... 研究了FDM 3D打印中往复扫描和插入扫描两种扫描方式对试件拉伸性能、弯曲性能和表面粗糙度的影响规律。结果表明,相同扫描间距下,采用插入扫描方式制备的拉伸试件的抗拉强度更高,其中采用纵向填充的试件抗拉强度平均增加了5.7%,采用横向填充的试件抗拉强度平均增加了67.9%,横向填充方向下插入扫描方式对试件的抗拉强度提升更明显;采用插入扫描方式制备的弯曲试件抗弯强度也更高,比往复扫描方式平均增加了6.2%;采用插入扫描方式制备的试件其表面粗糙度更低。且两种扫描方式均在扫描间距为0.3mm时,试件的力学性能最好,表面粗糙度最低。 展开更多

关键词 3D打印 扫描方式 力学性能 粗糙度

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3D打印PLA/PHA复合材料性能研究

6

作者 秦艺文 赵冬梅 乌日开西·艾依提 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期367-370,377,共5页

研究了熔融沉积成型(FDM)3D打印PLA(聚乳酸)/PHA(聚羟基脂肪酸酯)复合材料的力学性能,通过单因素实验研究了打印温度、填充方向和打印速度等工艺参数对试样力学性能的影响规律。实验结果表明:在打印温度210℃、填充方向0°、打印速... 研究了熔融沉积成型(FDM)3D打印PLA(聚乳酸)/PHA(聚羟基脂肪酸酯)复合材料的力学性能,通过单因素实验研究了打印温度、填充方向和打印速度等工艺参数对试样力学性能的影响规律。实验结果表明:在打印温度210℃、填充方向0°、打印速度20mm/s时制备的试样,其力学性能优于其他参数制备的试样,而且随着打印速度的增加,试样表面粗糙度增大。通过单因素极差分析最大抗拉强度的影响大小为:填充方向>打印温度>打印速度,对延伸率影响大小为:打印温度>填充方向>打印速度。 展开更多

关键词 3D打印 单因素实验 工艺参数 力学性能

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倾斜面薄壁件3D打印成型精度研究

7

作者 赵绪川 乌日开西·艾依提 秦瑞冰 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期142-147,共6页

基于喷头可变角度偏转运动的并联式FDM平台,对倾斜面薄壁件3D打印成型精度进行了研究。喷头竖直和偏转状态分别在0、10、20、30°面上沿X、Y轴正负向单道、无支撑多道堆积成型。观测比较不同角度倾斜面上成型截面形貌,线宽、线高、... 基于喷头可变角度偏转运动的并联式FDM平台,对倾斜面薄壁件3D打印成型精度进行了研究。喷头竖直和偏转状态分别在0、10、20、30°面上沿X、Y轴正负向单道、无支撑多道堆积成型。观测比较不同角度倾斜面上成型截面形貌,线宽、线高、表面粗糙度、高度尺寸和整体变形量等几何参数,分析了成型方式与角度差异对成型精度的影响。结果显示,角度越大,喷头竖直成型熔融流淌明显,几何参数值分别较0°最大变化了17.89、23.91、83.92、6.5、84.78%;喷头偏转成型未出现熔融流淌,几何参数值分别较0°最大变化了3.16、4.35、10.44、3、21.67%;喷头竖直成型几何参数值分别较喷头偏转成型最大变化了17.89、26.67、65.72、4.41、51.27%。研究表明,倾斜面角度变化对喷头偏转成型质量影响较小,喷头偏转成型精度优于竖直成型。 展开更多

关键词 3D打印 FDM 倾斜面成型

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层间熨平法增强熔丝制造CF/PEEK复合材料的力学性能 被引量：1

8

作者 雷奶琴 阿依古丽·喀斯木 +2 位作者 乌日开西·艾依提 董兰兰 贾儒 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期75-82,共8页

为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试... 为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试验研究了扫描间距和层间熨平角度对CF/PEEK复合材料力学性能的影响。使用微米X射线三维成像系统对试样的内部孔隙缺陷进行表征。结果表明,当扫描间距为0.3 mm,纤维质量分数为10%时,无熨平CF/PEEK试样的孔隙率为1.91%,拉伸强度为78.5 MPa,弯曲强度为111.2 MPa。采用层间熨平法可以显著降低CF/PEEK复合材料试样的孔隙率,提高其力学性能。0°和90°熨平后,扫描间距为0.5 mm的CF/PEEK试样的孔隙率分别降低了74.08%和72.48%,拉伸强度分别提高了49.89%和41.98%,弯曲强度分别提高了20.66%和15.99%。当纤维质量分数为10%时,扫描间距0.3 mm的CF/PEEK试样的力学性能最佳,0°熨平的拉伸强度为90.9 MPa,90°熨平的弯曲强度为126.1 MPa。研究表明,层间熨平是一种降低孔隙率和提高力学性能的简单而有效的方式。 展开更多

关键词 熔丝制造 碳纤维增强聚醚醚酮 层间熨平 孔隙率 力学性能

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基于运动想象脑机接口的机械手控制系统设计 被引量：3

9

作者 刘帅 乌日开西·艾依提 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第4期60-63,70,共5页

针对神经损伤导致的运动功能障碍的患者实现主动训练的问题,以便携性和低成本为设计目标,设计了一种基于运动想象脑机接口的机械手控制系统。首先设计用于实现两种指令的运动想象实验范式,基于MATLAB环境开发了在线脑电信号处理系统,通... 针对神经损伤导致的运动功能障碍的患者实现主动训练的问题,以便携性和低成本为设计目标,设计了一种基于运动想象脑机接口的机械手控制系统。首先设计用于实现两种指令的运动想象实验范式,基于MATLAB环境开发了在线脑电信号处理系统,通过设计上位机实现脑电信号处理结果的读取与发送,以STM32单片机作为下位机对机械手进行控制,最后招募3名健康受试者对系统的可行性进行验证。研究结果表明:该系统可以实现机械手的准确控制,3名受试者的平均识别正确率为82.8%,验证了系统的可行性。 展开更多

关键词 脑机接口 运动想象 机械手

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楔形织构对流体动压润滑性能的影响 被引量：2

10

作者 崔忠承 乌日开西·艾依提 阿依古丽·喀斯木 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第2期17-21,29,共6页

采用基于N-S方程的CFD方法对流体动压润滑状态下的表面织构进行数值模拟,分析了不同几何参数下楔形结构对表面织构动压性能的影响。结果表明:几何参数对织构的动压性能有着显著影响,对称及楔形收敛织构的动压性能随深度比的增大呈先增... 采用基于N-S方程的CFD方法对流体动压润滑状态下的表面织构进行数值模拟,分析了不同几何参数下楔形结构对表面织构动压性能的影响。结果表明:几何参数对织构的动压性能有着显著影响,对称及楔形收敛织构的动压性能随深度比的增大呈先增大后减小趋势,随面积率的增大而增大;而相反的楔形结构使织构表现出相反的动压性能,因此当深度比增大到一定程度后,楔形发散织构表现出较楔形收敛织构更优的动压性能。此外通过正交模拟得出,相同工况下,对织构动压性能影响的主次因素依次为表面形状>面积率>截面形状>深度比,对负压幅值影响的主次因素依次为深度比>截面形状>表面形状>面积率,为织构的设计优化提供参考。 展开更多

关键词 表面织构 楔形结构 动压润滑 CFD

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FDM 3D打印聚醚醚酮零件摩擦磨损特性研究 被引量：1

11

作者 田爽 乌日开西·艾依提 阿依古丽·喀斯木 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期86-91,共6页

为研究3D打印各向异性对摩擦性能的影响,通过熔融沉积成型(FDM)制备了0°、45°、90°3种打印角度的聚醚醚酮(PEEK)试样,研究3种不同打印角度及载荷变化对PEEK试样摩擦学性能及磨损机制的影响。利用MFT-5000摩擦磨损试验机... 为研究3D打印各向异性对摩擦性能的影响,通过熔融沉积成型(FDM)制备了0°、45°、90°3种打印角度的聚醚醚酮(PEEK)试样,研究3种不同打印角度及载荷变化对PEEK试样摩擦学性能及磨损机制的影响。利用MFT-5000摩擦磨损试验机对PEEK材料进行室温水润滑下的往复滑动摩擦试验,用超景深显微镜观察磨损后表面形貌。试验结果表明:不同载荷下3种打印角度试样的摩擦因数由大到小依次为0°试样、90°试样、45°试样,磨损率由大到小依次为90°试样、45°试样、0°试样;随着载荷的增大,3种不同打印角度试样的摩擦因数均呈现下降趋势,磨损率则呈现上升趋势;PEEK磨损机制是黏着磨损以及疲劳磨损引起的表层脱落。 展开更多

关键词 3D打印 打印角度 聚醚醚酮 摩擦磨损 复合材料

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3D打印三周期极小曲面多孔钽仿生骨支架结构设计及力学性能研究

12

作者 时艺 乌日开西·艾依提 张宇涛 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期197-207,共11页

为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工... 为了实现植入物与人体骨在生物力学和细胞相容性方面的匹配,综合评价了钽点阵结构的力学性能和渗透性能,以寻求可应用于钽多孔骨支架的最佳点阵结构。基于三周期极小曲面的不同建模方法,设计了6种类型的单元体结构,通过选区激光熔化工艺制备了相关钽点阵结构试样。通过准静态压缩试验获得点阵结构的力学性能,并记录破坏过程;基于有限元软件Abaqus建立相对应的压缩模型,获取压缩过程中应力应变的变化;利用COMSOL软件对点阵结构的渗透性能进行模拟分析。结果表明:片状结构的弹性模量、屈服强度和能量吸收均高于杆状结构,渗透率则低于杆状结构;G型和F-KS型杆状结构在50%应变下出现了脆性断裂的裂口;6种钽点阵结构的弹性模量为3.8~6.1 GPa,屈服强度为47~107 MPa,介于皮质骨和松质骨的范围内;6种结构的渗透率为6.5×10^(-10)~3.97×10^(-9)m^(2),均在骨小梁的渗透率范围内。研究结果表明,所设计的钽点阵结构适用于骨支架,综合性能最好的是G型片状结构。 展开更多

关键词 3D打印 选区激光熔化 三周期极小曲面 多孔钽 骨支架 渗透性

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FDM式3D打印技术研究进展 被引量：20

13

作者 秦瑞冰 乌日开西·艾依提 滕勇 《制造技术与机床》 北大核心 2020年第2期40-44,共5页

对FDM式3D打印机的结构,打印的材料,尤其是复合材料与应用,模型的结构优化等问题进行了系统的综述,最后对FDM式3D打印技术的发展方向进行了展望。

关键词 FDM 3D打印 打印材料 复合材料 模型优化

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3D打印聚醚醚酮复合材料人工骨的成型参数优化 被引量：6

14

作者 张继坤 乌日开西·艾依提 +2 位作者 阿依古丽·喀斯木 贾儒 阿里木江·阿不来提 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期22-31,共10页

为了提高3D打印聚醚醚酮(PEEK)人工骨与人骨力学性能匹配度,同时改善PEEK材料生物活性,使用羟基磷灰石(HA)增强生物活性的PEEK丝材,对熔融沉积成型(FDM)PEEK/HA复合材料的成型参数进行了优化。设计了正交试验,对填充方向、打印速度、分... 为了提高3D打印聚醚醚酮(PEEK)人工骨与人骨力学性能匹配度,同时改善PEEK材料生物活性,使用羟基磷灰石(HA)增强生物活性的PEEK丝材,对熔融沉积成型(FDM)PEEK/HA复合材料的成型参数进行了优化。设计了正交试验,对填充方向、打印速度、分层厚度和打印温度等重要因素对试样力学性能的影响规律进行了研究。采用三维全场应变测量分析系统对试样在力学试验中的应变场进行测量,采用微米X射线三维成像系统对试样内部缺陷进行分析,得到了各因素对试样力学性能的影响规律,获得了优化打印参数,并通过细胞黏附与增殖试验验证了PEEK/HA材料的生物相容性。试验结果表明:各因素对拉伸强度的影响程度由大到小依次为打印速度、填充方向、分层厚度、打印温度,最大拉伸强度为69.63 MPa;对弯曲强度的影响程度由大到小依次为填充方向、打印速度、分层厚度、打印温度,最大弯曲强度为99.5 MPa。优化参数打印的PEEK/HA试样的力学性能与人皮质骨相当,且具备了良好的生物活性。 展开更多

关键词 3D打印 聚醚醚酮 复合材料 人工骨 力学性能

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挤出式FDM 3D打印喷头的优化设计 被引量：7

15

作者 帕提古丽·艾合麦提 乌日开西·艾依提 艾尔肯·亥木都拉 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第1期232-235,共4页

针对挤出式FDM 3D打印喷头结构进行优化设计。采用数值模拟方法,建立了喷头有限元分析模型,分析了不同的加热套材料、不同加热棒数量、不同材料腔直径对喷头温度分布的影响规律,确定了优化的结构,并制作挤出式FDM3D打印喷头。用红外热... 针对挤出式FDM 3D打印喷头结构进行优化设计。采用数值模拟方法,建立了喷头有限元分析模型,分析了不同的加热套材料、不同加热棒数量、不同材料腔直径对喷头温度分布的影响规律,确定了优化的结构,并制作挤出式FDM3D打印喷头。用红外热像仪对喷头温度分布进行了测量,喷嘴处实测温度和模拟温度偏差为0.59℃,推杆与材料腔的配合间隙在预测范围之内。在150℃加热条件下采用PCL(聚己内酯)颗粒材料进行挤出测试,出丝过程连续、均匀、推杆上下运动灵活、材料腔内没有材料溢出,推杆及材料腔的配合间隙满足设计要求。 展开更多

关键词 3D打印 FDM 3D打印喷头 有限元分析

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定向结构人工神经导管的制造技术研究进展 被引量：3

16

作者 赵小永 乌日开西·艾依提 艾合买提江·玉素甫 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2020年第7期157-162,126,共7页

人工神经导管是用来修复受损周围神经的理想材料,其结构主要有中空型、非定向内部填充型以及含定向沟槽或通道型等,不同的结构设计其制造方法各异。对不同人工神经导管的结构设计及其制造方法进行对比分析及综述,介绍了定向结构人工神... 人工神经导管是用来修复受损周围神经的理想材料,其结构主要有中空型、非定向内部填充型以及含定向沟槽或通道型等,不同的结构设计其制造方法各异。对不同人工神经导管的结构设计及其制造方法进行对比分析及综述,介绍了定向结构人工神经导管的特点及优势,并对未来制备人工神经导管的发展前景进行展望。 展开更多

关键词 神经导管 结构设计 定向结构 3D打印

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接骨板固定股骨干骨折的有限元分析 被引量：3

17

作者 阿孜古丽·克热木 乌日开西·艾依提 滕勇 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第9期172-175,共4页

利用计算机辅助设计技术,逆向工程技术和有限元分析技术针对锁定型接骨板固定股骨干骨折的生物力学特性进行了研究。分析了接骨板长度,螺钉数量以及螺钉分布对接骨板的变形和应力的影响规律。研究结果表明:接骨板的长度对内固定系统的... 利用计算机辅助设计技术,逆向工程技术和有限元分析技术针对锁定型接骨板固定股骨干骨折的生物力学特性进行了研究。分析了接骨板长度,螺钉数量以及螺钉分布对接骨板的变形和应力的影响规律。研究结果表明:接骨板的长度对内固定系统的力学性能有显著影响,长接骨板的安全性高于短接骨板;接骨板在骨折断口上侧的变形较大,而且最大值位于距断口最近的螺钉孔处;骨折断口两侧距断口最近的螺钉对接骨板系统的变形和应力的影响远高于其他螺钉,断口上侧的螺钉的应力值比下侧的应力值大,疲劳断裂的可能性更大;对于锁定型接骨板固定股骨干骨折的治疗方案,双皮质长螺钉和单皮质短螺钉的差别不明显。 展开更多

关键词 接骨板 逆向工程 生物力学 有限元分析

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基于3D打印的胫骨骨折外固定生物力学研究 被引量：2

18

作者 王晶 乌日开西·艾依提 艾合买提江·玉素甫 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1-8,共8页

利用逆向工程与3D打印技术定制了患者的胫骨干骨折模型,对Orthofix单边外固定器固定胫骨干骨折方式的生物力学进行了研究。通过设计正交试验方案,采用XTDIC三维全场变形测量系统对Schanz钉在针夹上的分布、最外侧Schanz钉到骨折断端的... 利用逆向工程与3D打印技术定制了患者的胫骨干骨折模型,对Orthofix单边外固定器固定胫骨干骨折方式的生物力学进行了研究。通过设计正交试验方案,采用XTDIC三维全场变形测量系统对Schanz钉在针夹上的分布、最外侧Schanz钉到骨折断端的距离、胫骨到外固定器的距离三种因素对Schanz钉的变形进行了测量。实验结果表明:当Schanz钉数量较少时,在压力载荷作用下会造成Schanz钉的弯曲变形增大,增加了外固定器塑性变形及疲劳断裂的可能性。根据综合九种方案的力学分析结果,外固定器到胫骨的距离对Schanz钉的变形影响最显著。当在针夹上安装6根Schanz钉,外侧Schanz钉到骨折断端的距离为120 mm和外固定器到胫骨的距离为30 mm时的方案综合性能最优。 展开更多

关键词 3D打印 外固定 正交试验 生物力学

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石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响 被引量：8

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作者 单嘉禄 乌日开西·艾依提 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期420-429,共10页

目的研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法采用预置粉末法制备石墨... 目的研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法采用预置粉末法制备石墨烯/镍基(Gr/Ni60)合金熔覆层,并针对Gr的质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%的复合涂层进行物相检测、微观组织、显微硬度、摩擦性能等方面的分析。结果Gr的加入没有引起镍基熔覆层相组成的变化,主要组成相为γ−Ni、Cr7C3、Cr23C6。随着Gr含量的增加,复合涂层晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化,显微硬度由623.12HV逐步提升到828.65HV,横向磨损平均摩擦因数从0.65降至0.48,磨损率从7.5×10^(−5) mm^(3)/(N·m)降至3.6×10^(−5) mm^(3)/(N·m)。纵向磨损平均摩擦因数从0.70降至0.58,磨损率从5.7×10^(−5) mm^(3)/(N·m)降至4.5×10^(−5) mm^(3)/(N·m)。当Gr的质量分数为1%时复合涂层的晶粒尺寸与Gr的质量分数为0.8%时相比有所增加,且硬度和摩擦性能略有下降。当Gr的质量分数为0.8%时,复合涂层具有更好的晶粒结构、显微硬度和耐磨性,且横向摩擦性能优于纵向摩擦性能。结论在镍基熔覆层中添加Gr可以起到明显的强化作用,过量添加Gr会使熔覆层的显微硬度和摩擦性能下降,在添加Gr之前熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,加入Gr之后磨损机制转变为黏着磨损和氧化磨损,并伴随磨粒磨损。 展开更多

关键词 激光熔覆 石墨烯 NI60 微观组织 显微硬度 摩擦性能

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激光熔覆成形的熔池形貌及熔池温度研究综述 被引量：8

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作者 蒋厚峰 乌日开西·艾依提 安鹏芳 《热加工工艺》 北大核心 2019年第10期10-14,共5页

激光熔覆成形技术是一个涉及到光、粉、气多物理场耦合的复杂过程,其最小的成形单元熔池是整个累加制造的基础,熔覆过程中熔池的稳定能提高成形的尺寸精度和熔覆质量。通过工艺参数优化、数值模拟、在线监控构建闭环控制等方法,对熔池... 激光熔覆成形技术是一个涉及到光、粉、气多物理场耦合的复杂过程,其最小的成形单元熔池是整个累加制造的基础,熔覆过程中熔池的稳定能提高成形的尺寸精度和熔覆质量。通过工艺参数优化、数值模拟、在线监控构建闭环控制等方法,对熔池几何形貌、熔池温度进行控制,保证熔覆过程中熔池的几何形貌和温度的稳定,能有效提高熔覆质量。总结了近年来国内外关于激光熔覆成形的熔池形貌及熔池温度的研究现状以及发展趋势。 展开更多

关键词 激光熔覆成形 熔池形貌 闭环控制 数值模拟

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