人工骨支架多场耦合力学数值仿真 被引量：8

1

作者 汪焰恩 魏生民 +1 位作者 肖正康 闫秀天 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期362-367,共6页

建立多孔骨支架重组的多物理场耦合数值分析模型,研究了多孔骨组织支架在流固耦合情况下,骨架间隙营养液和骨架颗粒随外载变化规律。仿照自然骨解剖结构建立了具有哈福氏(Haversian)和福克曼(Volkmann)管道的人工骨支架模型和用于数值... 建立多孔骨支架重组的多物理场耦合数值分析模型,研究了多孔骨组织支架在流固耦合情况下,骨架间隙营养液和骨架颗粒随外载变化规律。仿照自然骨解剖结构建立了具有哈福氏(Haversian)和福克曼(Volkmann)管道的人工骨支架模型和用于数值分析的1/16简化模型,根据力学平衡条件推出应力场方程,建立动态孔隙率和渗透率数学模型;考虑骨架变形和营养液具有可压缩特性,根据流体力学连续性方程,推导出孔隙流体的连续性方程-渗流方程。辅以控制方程和定解条件,建立人工骨饱和多孔介质流-固全耦合渗流的数学模型;进而分析多孔人工骨支架应力场、孔隙间骨液压力场及渗流速度场在各种载荷下的分布规律。 展开更多

关键词 人工骨多孔支架 渗流 流-固耦合 饱和多孔介质

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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

2

作者 汪焰恩 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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聚乙烯醇与羟基磷灰石相互作用的理论分析 被引量：3

3

作者 汪焰恩 魏庆华 +1 位作者 杨明明 魏生民 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期49-54,共6页

为了研究聚乙烯醇在羟基磷灰石晶面上形成的相互作用,文中运用分子动力学方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的(001)、(100)、(110)晶面分别与含不同单元体数(40、80、120)聚乙烯醇相互作用后混合体系的结合能,并对(110)晶面径... 为了研究聚乙烯醇在羟基磷灰石晶面上形成的相互作用,文中运用分子动力学方法,从分子理论的角度研究了羟基磷灰石(HA)的(001)、(100)、(110)晶面分别与含不同单元体数(40、80、120)聚乙烯醇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和比较。结果表明,3个晶面所对应结合能大小为HA(110)>HA(100)>HA(001),同时结合能的大小和混合体系的力学性能在一定范围内会随着聚乙烯醇所含单体数的增加而增加,但当单体数达到一定值后结合能与力学性能反而会下降,这与单组分间是否形成有效接触有关;其相互作用主要源自PVA中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键以及Oa-Ca之间形成了离子键。 展开更多

关键词 聚乙烯醇 羟基磷灰石 分子动力学 结合能 力学性能 径向分布函数

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基于知识库的骨支架可控分形设计 被引量：3

4

作者 汪焰恩 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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图像分形法研究多孔骨支架微观形态 被引量：3

5

作者 汪焰恩 魏生民 +2 位作者 闫秀天 陈垚 扬铭 《西安工业大学学报》 CAS 2009年第5期443-446,共4页

为了研究多孔材料微观形态特征:孔隙率、渗透率的数学模型,为进一步研究数值仿真提供基础数学模型.采用分形数学和图形图像处理技术深入开展多孔材料分形维数研究.通过分形维数推导出多孔材料孔隙率φ,渗透率K的数学表达式;通过对6种羟... 为了研究多孔材料微观形态特征:孔隙率、渗透率的数学模型,为进一步研究数值仿真提供基础数学模型.采用分形数学和图形图像处理技术深入开展多孔材料分形维数研究.通过分形维数推导出多孔材料孔隙率φ,渗透率K的数学表达式;通过对6种羟基磷灰石骨支架微观形态的研究,得到6种骨支架的孔隙率、渗透率.通过与密度法得出的孔隙率对比研究,表明图形图像法得到的孔隙率数学模型行之有效,同时能从理论上计算出孔隙率和渗透率,简化了测量实验方法以及为多孔材料的数值分析奠定数学模型基础. 展开更多

关键词 分形几何 分形维数 图形图像处理 骨支架微观形态

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基于分形理论的骨支架微观形态建模 被引量：1

6

作者 汪焰恩 闫秀天 +2 位作者 陈垚 杨铭 张国渊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期541-546,共6页

骨支架微观结构数学模型表达式的缺乏,制约着人工骨在数值仿真方面的研究和进展。文章基于分形数学理论和图像处理技术深入研究骨支架的微观形态,建立了骨支架多孔介质分形维数、孔隙率、渗透率和比表面积的数学模型;通过分形软件和图... 骨支架微观结构数学模型表达式的缺乏,制约着人工骨在数值仿真方面的研究和进展。文章基于分形数学理论和图像处理技术深入研究骨支架的微观形态,建立了骨支架多孔介质分形维数、孔隙率、渗透率和比表面积的数学模型;通过分形软件和图像处理试验计算医用异体骨的分形维数、孔隙率并根据密度法试验证明该方法行之有效,随之得出渗透率和比表面积数值。结果表明,基于分形理论的多孔介质数学模型可以应用于人工骨支架的数值分析研究,能够为人工骨多孔支架设计和多场耦合分析研究提供微观孔结构的理论指导,还可为骨支架多物理场耦合有限元分析提供基础参数解析表达式和广义有效弹性模量计算理论。 展开更多

关键词 分形几何 模型 图形图像处理 分形维数 多孔介质 骨支架微观形态

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无线传输的视觉引导式AGV系统 被引量：3

7

作者 汪焰恩 魏生民 王碧辉 《西安工业大学学报》 CAS 2010年第1期25-29,共5页

为了提高自动引导车(Automatic Guided Vehicle,AGV)系统的灵活性,柔性设计了一种基于无线传输、单片机自动调速的视觉引导式AGV系统.利用车载无线图像采集模块获得路面标志图像,通过上位机程序进行图像处理,计算AGV控制参数,通过无线... 为了提高自动引导车(Automatic Guided Vehicle,AGV)系统的灵活性,柔性设计了一种基于无线传输、单片机自动调速的视觉引导式AGV系统.利用车载无线图像采集模块获得路面标志图像,通过上位机程序进行图像处理,计算AGV控制参数,通过无线通讯系统发送至单片机调速系统,实现PWM直流电机调速控制.着重研究了无线传输和自动调速系统的方案设计和硬件实现,通过对AGV小车实验研究,该AGV系统能够稳定获取图像,较为敏捷和精准地实现无线控制和自动调速,具有较佳的柔性和灵活性. 展开更多

关键词 A GV无线传输 视觉引导 PWM调速

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人工骨支架结构设计与实现 被引量：6

8

作者 王月波 汪焰恩 +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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压力波型态对液滴压电喷射行为影响的数值研究 被引量：3

9

作者 周金华 汪焰恩 +5 位作者 魏生民 秦琰磊 李鹏林 杨明明 韩琴 王月波 《西安工业大学学报》 CAS 2012年第2期106-111,共6页

为了观察压力波形态对液滴压电喷射行为的影响.基于Bogy的压力波传递理论,简化了压电喷射模型,对水滴在不同压力波形态下的压电喷射过程进行了数值仿真,并对水滴的变形过程进行了分析.分别探讨了电压脉冲大小与宽度对水滴喷射行为的影响... 为了观察压力波形态对液滴压电喷射行为的影响.基于Bogy的压力波传递理论,简化了压电喷射模型,对水滴在不同压力波形态下的压电喷射过程进行了数值仿真,并对水滴的变形过程进行了分析.分别探讨了电压脉冲大小与宽度对水滴喷射行为的影响.结果表明随着电压脉冲大小和宽度的增加,液滴直径增加,而液滴喷射速度先增加后减少.通过合理的控制电压脉冲大小与宽度,可以有效的控制好压电喷射液滴的直径与速度. 展开更多

关键词 压电喷射 收缩管 压力波 液滴直径 喷射速度

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聚合物粘结剂PVP、PAM和PVA结构与性能的分子动力学研究 被引量：1

10

作者 柴卫红 汪焰恩 +3 位作者 魏庆华 杨明明 张映锋 魏生民 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期344-349,共6页

在粉末打印骨支架的工艺中,粘结剂的性质是影响骨支架质量的关键因素。采用分子动力学的模拟方法对三种常用高分子粘结剂的体系进行了构建和模拟,从微观分子层面研究了聚合物粘结剂PVP,PAM和PVA的部分性质,比如密度、内聚能及力学性能,... 在粉末打印骨支架的工艺中,粘结剂的性质是影响骨支架质量的关键因素。采用分子动力学的模拟方法对三种常用高分子粘结剂的体系进行了构建和模拟,从微观分子层面研究了聚合物粘结剂PVP,PAM和PVA的部分性质,比如密度、内聚能及力学性能,并对三种粘结剂的性能参数进行了比较,对其内在关系进行了揭示。此外,还通过建立粘结剂与羟基磷灰石的界面相互作用模型,对三种粘结剂与羟基磷灰石的界面结合能进行了计算和比较,分析了影响高聚物粘结特性的根本原因。这一工作不仅对常用粘结剂的基本性质进行了预估,而且对骨支架粉末粘结工艺中粘结剂的选择提供了理论依据。 展开更多

关键词 聚合物粘结剂 分子动力学 内聚能密度 结合能 机械性能

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快速成型中胶黏剂与羟基磷灰石粘结行为研究

11

作者 李鹏林 汪焰恩 +2 位作者 秦琰磊 魏生民 魏庆华 《西安工业大学学报》 CAS 2014年第4期336-339,共4页

在羟基磷灰石多孔支架快速成型制造过程中,为了制造出不易发生断裂的骨支架模型,利用分子动力学模拟方法分别对α?氰基丙烯酸正丁酯和α?氰基丙烯酸正辛酯与羟基磷灰石表面之间的胶粘行为进行研究,重点对其结合能进行了对比,并对羟基磷... 在羟基磷灰石多孔支架快速成型制造过程中,为了制造出不易发生断裂的骨支架模型,利用分子动力学模拟方法分别对α?氰基丙烯酸正丁酯和α?氰基丙烯酸正辛酯与羟基磷灰石表面之间的胶粘行为进行研究,重点对其结合能进行了对比,并对羟基磷灰石不同表面的原子密度进行了比较.研究结果表明:在羟基磷灰石(100)、(110)和(111)三个不同剪切面中,聚丙烯酸正丁酯和聚丙烯酸正辛酯均与羟基磷灰石(110)剪切面有较大的结合能;聚丙烯酸正辛酯与羟基磷灰石表面的粘结强度大于聚丙烯酸正丁酯与羟基磷灰石表面的粘结强度.羟基磷灰石多孔陶瓷材料沿(110)方向与粘结剂之间的粘结更稳固,不易产生裂缝及断裂等现象. 展开更多

关键词 羟基磷灰石 结合能 聚丙烯酸酯 模拟计算

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ZigBee无线定位网络的精度分析及优化

12

作者 秦琰磊 汪焰恩 +1 位作者 郭叶 魏生民 《西安工业大学学报》 CAS 2013年第10期851-855,共5页

针对CC2430/CC2431的ZigBee无线定位网络误差产生的原因,对系统精度进行分析和优化.通过研究单向误差的方法,针对不同网络拓扑结构、不同参考节点间距,进行90小组实验并对数据分析拟合.当网络参数A=78,n=16,节点间距为30m、摆放方式为... 针对CC2430/CC2431的ZigBee无线定位网络误差产生的原因,对系统精度进行分析和优化.通过研究单向误差的方法,针对不同网络拓扑结构、不同参考节点间距,进行90小组实验并对数据分析拟合.当网络参数A=78,n=16,节点间距为30m、摆放方式为矩形拓扑结构的情况下,ZigBee无线定位网络的误差均值较小,定位稳定性最高.对参考节点间距为30m时的误差拟合曲线进行了分析,发现矩形的ZigBee无线定位网络区域可以近似分为误差稳定区域和误差单向偏差区域.结果表明:在构建无线定位网络时,可以根据需要选取最佳的参考节点间距,并对有误差的区域进行补偿,从而提高ZigBee无线定位网络的可用性,降低其使用难度. 展开更多

关键词 ZIGBEE技术 无线网络 定位精度 节点摆放方式

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ZigBee定位系统的精度分析 被引量：1

13

作者 郭叶 汪焰恩 魏生民 《西安工业大学学报》 CAS 2014年第5期360-364,共5页

为了对ZigBee定位系统的精度进行预测,分析引起ZigBee无线网络定位误差的四项主要参数,针对不同参考节点横向间距和纵向间距,不同A、n值,进行了852组实验,综合分析这四项因素对定位精度的影响.提取出173组稳定性强的数据组成BP神经网络... 为了对ZigBee定位系统的精度进行预测,分析引起ZigBee无线网络定位误差的四项主要参数,针对不同参考节点横向间距和纵向间距,不同A、n值,进行了852组实验,综合分析这四项因素对定位精度的影响.提取出173组稳定性强的数据组成BP神经网络的训练样本,构建3层BP神经网络,实现ZigBee定位的精度预测.通过对实验和预测结果进行分析,确定四项因素的合理取值和BP神经网络预测结构.文中方法运用到ZigBee定位时,对设置参数具有参考意义,对定位精度进行预测,根据预测结果合理的调整参数取值,从而提高ZigBee无线定位网络的可用性. 展开更多

关键词 无线网络 ZIGBEE技术 BP神经网络 精度预测 参数设置

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基于离散单元法的人工骨材料微观结构研究

14

作者 韩琴 汪焰恩 +1 位作者 魏生民 魏庆华 《西安工业大学学报》 CAS 2012年第8期636-640,共5页

人工骨支架的孔隙率是影响体液在人工骨内部循环和细胞在内部生长能力的重要参数.利用离散单元法分析人工骨支架制备过程中羟基磷灰石微球的堆积过程,根据每一时刻各颗粒间的相互作用计算接触力,再运用牛顿第二定律计算单元的运动参数,... 人工骨支架的孔隙率是影响体液在人工骨内部循环和细胞在内部生长能力的重要参数.利用离散单元法分析人工骨支架制备过程中羟基磷灰石微球的堆积过程,根据每一时刻各颗粒间的相互作用计算接触力,再运用牛顿第二定律计算单元的运动参数,从而实现对运动情况的预测.在颗粒的碰撞过程中,运动的颗粒必然趋于稳定,最终计算出稳定状态下人工骨支架的孔隙率和配位数.利用掺杂可溶解生物微球的方法调节人工骨支架的孔隙率和配位数,对人工骨支架孔隙率进行控制,实现了按照个体差异制备人工骨支架.对比前人晶格理论计算人工骨孔隙率的方法,验证了晶格理论的可行性,同时也体现了离散单元法的准确性. 展开更多

关键词 人工骨支架 孔隙率 配位数 离散单元法

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