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基于有限元方法的类手性蜂窝夹芯椎体植入物结构优化设计
1
作者
聂文彬
郭媛
+4 位作者
张绪树
赵轶波
赵斌
徐志康
柯海波
《医用生物力学》
北大核心
2025年第2期421-427,共7页
目的提高三手性蜂窝夹芯结构的力学性能,符合椎体植入物结构的设计标准。方法通过添加辅助支撑结构进行优化设计,构建类手性蜂窝夹芯结构,采用有限元法研究辅助支撑结构对类手性蜂窝夹层结构的影响和支撑位置与力学性能指标之间的关系,...
目的提高三手性蜂窝夹芯结构的力学性能,符合椎体植入物结构的设计标准。方法通过添加辅助支撑结构进行优化设计,构建类手性蜂窝夹芯结构,采用有限元法研究辅助支撑结构对类手性蜂窝夹层结构的影响和支撑位置与力学性能指标之间的关系,并讨论不同结构的变形机制对力学性能的影响。结果与三手性蜂窝夹层结构相比,类手性蜂窝夹层结构都具有较优的力学性能,其中辅助支撑结构垂直于韧带的类手性d_(CW)蜂窝夹层结构的力学性能最优,该位置为最佳的支撑位置。当体积作为控制变量,类手性蜂窝夹层结构在x_(1)方向的压缩刚度、刚度质量比和横向应变与支撑位置的变化显著性相关,且均为正相关。结论作为一种新型类手性蜂窝结构,该结构为蜂窝夹层结构作为椎体植入物结构的优化设计和临床应用提供生物力学依据。
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关键词
类
手性
蜂窝
夹层
结构
辅助支撑
结构
优化
有限元仿真
椎体植入物
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职称材料
新型缓冲吸能装置手性结构吸能特性对比分析
被引量：
1
2
作者
杜明超
张坤
+4 位作者
黄梁松
李玉霞
刘亚
余铜柱
张代祥
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S01期396-403,共8页
为改善采掘扰动及冲击地压对超前液压支架的冲击破坏作用,有效提升支护设备服役寿命,设计了一种新型缓冲吸能装置,作为一种独立设计的模块化单元,该种吸能装置通过螺栓安装在超前液压支架顶梁上端面,能够有效缓冲来压峰值,为液压支架安...
为改善采掘扰动及冲击地压对超前液压支架的冲击破坏作用,有效提升支护设备服役寿命,设计了一种新型缓冲吸能装置,作为一种独立设计的模块化单元,该种吸能装置通过螺栓安装在超前液压支架顶梁上端面,能够有效缓冲来压峰值,为液压支架安全阀的开启提供充足缓冲时间,极大程度地减少了液压支架立柱弯曲、断裂甚至爆缸现象的发生。文中重点对核心吸能体的结构参数及材质属性开展了相关研究,对比分析了6种不同材质手性蜂窝结构的变形响应特性、缓冲特性及吸能特性,结果表明:①相同冲击载荷工况下,橡胶材质三韧带结构压缩变形量最大,为172.1 mm,而尼龙材质六韧带结构压缩变形量最小,为5.83 mm;②经尼龙材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最大,为2148 kN,缓冲时间为20 ms,而经橡胶材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最小,为147 kN,缓冲时间为209 ms,远大于液压支架安全阀60 ms的动态响应时间,满足安全阀正常开启的基本要求;③橡胶材质和尼龙材质的吸能峰值近似,均为10^(4)J,相比其他工况而言,橡胶材质六韧带手性结构的吸能区间呈现为平缓的山峰状,有效吸能区间范围更大,吸能效果更佳,吸能缓冲时间更长。综合评估可知,橡胶材质六韧带手性结构具有较好的缓冲吸能效果,且结构变形较小,满足预期指标及煤矿现场的具体工况需求。
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关键词
超前液压支架
冲击地压
手性蜂窝结构
变形响应特性
缓冲吸能特性
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职称材料
题名
基于有限元方法的类手性蜂窝夹芯椎体植入物结构优化设计
1
作者
聂文彬
郭媛
张绪树
赵轶波
赵斌
徐志康
柯海波
机构
太原理工大学生物医学工程学院
山西医科大学第二医院骨科
出处
《医用生物力学》
北大核心
2025年第2期421-427,共7页
基金
国家自然科学基金项目(11472185)
山西省华晋骨科公益基金。
文摘
目的提高三手性蜂窝夹芯结构的力学性能,符合椎体植入物结构的设计标准。方法通过添加辅助支撑结构进行优化设计,构建类手性蜂窝夹芯结构,采用有限元法研究辅助支撑结构对类手性蜂窝夹层结构的影响和支撑位置与力学性能指标之间的关系,并讨论不同结构的变形机制对力学性能的影响。结果与三手性蜂窝夹层结构相比,类手性蜂窝夹层结构都具有较优的力学性能,其中辅助支撑结构垂直于韧带的类手性d_(CW)蜂窝夹层结构的力学性能最优,该位置为最佳的支撑位置。当体积作为控制变量,类手性蜂窝夹层结构在x_(1)方向的压缩刚度、刚度质量比和横向应变与支撑位置的变化显著性相关,且均为正相关。结论作为一种新型类手性蜂窝结构,该结构为蜂窝夹层结构作为椎体植入物结构的优化设计和临床应用提供生物力学依据。
关键词
类
手性
蜂窝
夹层
结构
辅助支撑
结构
优化
有限元仿真
椎体植入物
Keywords
chiral-like honeycomb sandwich structure
auxiliary support structure
structural optimization
vertebral implant
分类号
R318.01 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
新型缓冲吸能装置手性结构吸能特性对比分析
被引量：
1
2
作者
杜明超
张坤
黄梁松
李玉霞
刘亚
余铜柱
张代祥
机构
山东科技大学电气与自动化工程学院
兖州煤业设备管理中心
出处
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第S01期396-403,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(52104134)
中国博士后资助项目(2020M682268)
+1 种基金
第七届青年托举人才工程资助项目(2021QNRC001)
山东省重大科技创新工程(深地资源勘查开采)资助项目(2019SDZY04)
文摘
为改善采掘扰动及冲击地压对超前液压支架的冲击破坏作用,有效提升支护设备服役寿命,设计了一种新型缓冲吸能装置,作为一种独立设计的模块化单元,该种吸能装置通过螺栓安装在超前液压支架顶梁上端面,能够有效缓冲来压峰值,为液压支架安全阀的开启提供充足缓冲时间,极大程度地减少了液压支架立柱弯曲、断裂甚至爆缸现象的发生。文中重点对核心吸能体的结构参数及材质属性开展了相关研究,对比分析了6种不同材质手性蜂窝结构的变形响应特性、缓冲特性及吸能特性,结果表明:①相同冲击载荷工况下,橡胶材质三韧带结构压缩变形量最大,为172.1 mm,而尼龙材质六韧带结构压缩变形量最小,为5.83 mm;②经尼龙材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最大,为2148 kN,缓冲时间为20 ms,而经橡胶材质六韧带结构缓冲后的来压峰值最小,为147 kN,缓冲时间为209 ms,远大于液压支架安全阀60 ms的动态响应时间,满足安全阀正常开启的基本要求;③橡胶材质和尼龙材质的吸能峰值近似,均为10^(4)J,相比其他工况而言,橡胶材质六韧带手性结构的吸能区间呈现为平缓的山峰状,有效吸能区间范围更大,吸能效果更佳,吸能缓冲时间更长。综合评估可知,橡胶材质六韧带手性结构具有较好的缓冲吸能效果,且结构变形较小,满足预期指标及煤矿现场的具体工况需求。
关键词
超前液压支架
冲击地压
手性蜂窝结构
变形响应特性
缓冲吸能特性
Keywords
advanced hydraulic support
rock burst
chiral honeycomb
deformation response characteristic
cushion energy absorption characteristic
分类号
TD353 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于有限元方法的类手性蜂窝夹芯椎体植入物结构优化设计
聂文彬
郭媛
张绪树
赵轶波
赵斌
徐志康
柯海波
《医用生物力学》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
新型缓冲吸能装置手性结构吸能特性对比分析
杜明超
张坤
黄梁松
李玉霞
刘亚
余铜柱
张代祥
《煤炭科学技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
已选择
0
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引证文献
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