三维有限元建模方法的研究现状
有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状

有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状在现代工程领域中,有限元方法与仿真技术已经成为常见的计算分析方法之一。
其主要作用是通过数值计算与分析的方法来模拟物理系统或工作环境,以获得预测、分析或优化特定问题的解决方案。
下面具体介绍有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状。
一、有限元方法在工程领域的应用有限元方法是一种数值计算方法,它基于连续方程和离散化近似的原理,将复杂结构的问题离散化为有限个小单元,然后再用有限元单元之间的连通关系来构成整个系统。
该方法可以解决许多自然和工程问题,例如结构、土木、化学、电气和机械工程中的材料力学、热力学、流体力学、电磁学等领域。
例如,在机械工程领域中,有限元分析可以用来预测机器零件的振动、应力和疲劳寿命,以及分析车辆、船舶和航空器等机械系统的动力学特性和稳定性。
在土木工程领域中,有限元分析可用于预测建筑物和桥梁等结构的强度和稳定性,以及地震、风、雪和其他不同类型的载荷的影响。
二、仿真技术在工程领域的应用仿真技术是通过计算机软件来构建虚拟物理系统或工作环境,并利用计算机仿真技术来模拟和研究其特性和行为。
它是一种计算机模拟技术,用于模拟复杂系统的动力学、控制行为、身体机能等信息。
例如,在航空航天领域中,飞机和航天器模拟是一项非常重要的仿真工作,旨在预测其适应力、飞行可靠性、运行效率和安全性。
在汽车、铁路和船舶领域,仿真技术可以帮助设计工程师预测车辆的性能和稳定性,以及通过创新的安装技术来优化船舶排水、节油、降低排放和减少噪音损耗。
三、有限元方法与仿真技术的结合应用有限元方法和仿真技术虽然具有各自的优势和特点,但结合使用时可以实现更高效的设计和优化。
例如,在航空航天领域中,有限元分析可用于预测材料强度、变形和疲劳寿命,而仿真技术则可用于模拟飞行过程中的空气动力学、气流失速、失速和飘移等问题。
另外在锅炉、高铁等领域都有广泛的应用。
总之,有限元方法和仿真技术在工程领域中的应用,为各种自然和工程问题的求解和解决方案的优化提供了强有力的工具。
三维有限元在口腔正畸的应用进展

三维有限元在口腔正畸的应用进展摘要:作为一种新型治疗技术,隐形矫治技术受到患者的广泛青睐,其优点包括美观、舒适、方便和有效性的可预测性。
但它仍处于发展阶段,仍然不能有效控制牙齿的三维运动,相关的生物力学作用机制尚不清楚。
口腔正畸过程是力所体现的过程,因此口腔正畸的研究与生物力学分析密不可分。
有限元分析(FEA)是通过计算机模拟口头情况进行的机械分析,有效、快速,避免了伦理问题,具有独特的技术优势和重要的临床重点。
本文主要回顾了近年来口腔正畸学的研究。
有限元分析(FEA)是一种分析结构应力和应变的数值方法,其基本思想是将复杂几何体划分为更小、更简单的有限元,对其进行分析,然后进行积分,以给出整个复杂几何体的解[1],FEA现已成为预测天然牙齿、假牙、植入物和周围骨骼上应力和变形分布分析的重要工具。
可以计算研究对象各部分的几何特征、材料特性、边界条件、荷载、界面和收敛性。
基本原理是将复杂的连续弹性体分解成更小、更容易表达的有限单元,然后用更容易解决的有限单元替换复杂的几何形状,并研究每个单元的性质[2, 3]。
简言之,这是一种零乘积为整数的分析方法。
不可见装置与牙齿本身具有复杂的形状,不可见装置与牙齿表面的接触是非附着型的,这导致手术力可以作用在牙冠表面的任何位置,很难确认其力的确切位置以及产生的力和力矩,三维有限元方法可以根据实验需要通过约束求解。
通过模拟对复杂几何对象建模,然后计算约束大小和模型位移的全局和局部变化[4]。
本文主要回顾了三维有限元方法在正畸学中的应用研究。
1三维有限元分析在正畸学领域的应用研究口腔正畸学侧重于研究矫形力传递产生的应力的分布和规律性,探索矫形治疗的机制。
在错牙合畸形的正畸病例中,使用微支化抗体具有良好的治疗效果,但其高失败率是主要问题。
种植角度、微枝抗性类型和应力方向对应力面积和应力大小有显著影响。
不适当的设计和不均匀的施力分布会直接约束螺钉,影响销的稳定性,刺激周围组织并引起炎症。
应用于头部损伤生物力学研究的三维有限元模型发展概况

1 三 维有 限元模 型 的研 究进 展
在 过去 的 4 0年 中 , 研究 者构建 出 了许多版 本 的 有 限元模 型 。H ry和 Macl 17 ad ra 于 9 1年构 建 了第
一
C1= Co0 9 0 l . /
() 2
式 中 ,。 c。 c。 。 与 分别 为 MonyRv n刚度系数 。 o e- ii l
引 言
交 通损 伤 成 为 威 胁 人 类 安 全 的 主 要 社 会 因素
物理 模 型试 验
试验
、 物 模 型 试 验 引、 体模 型 动 尸
。尽管物 理试 验成本 较低 , 在某种 程度 上
可 以观察 到结构 受到 载 荷 时 的物 理 现象 , 是 物 理 但 模型 在材 料 的 选用 及 其 生 物 逼 真 度 方 面仍 然 具 有
模型 构建 、 证有效 性 以及 参数 化 研 究 等方 面 对 相 验 关文献 进行综 述 。
人头部 , 该模 型 的脑 组 织 选 用 超 弹 性 材 料 , 超 弹 该
性材料 的本 构方程 为
C =6 0 5 + 1 3 e 0 o 2. 9 0 / 0 ・ + 1 0 e 0 1 3 / () 1
个具 有真实几 何形 状 的人 体 头部 有 限元 模 型 , 该
模 型 被 用 于 做 静 态 仿 真 。 1 7 年 Wad 和 95 r T o po h m sn构建 了一个 接 近 真实 脑 部 结 构 的有 限元 模 型用来 模拟 尸体 头部 试 验 。在 该 模 型 中 , 部 由 脑 19个八 节点实 体单元 构 成 , 膜 、 脑镰 和小 脑 幕 8 硬 大 由8 0个 四节点壳 单 元 构 成 , 颅骨 被 视 作 刚体 , 脊 脑 液 为线 弹性 材料 , 其弹性 模 量 与泊 松 比分 别 为 3 . 15 MP 和 0 4 , 组 织 为 弹 性 材 料 , 弹 性 模 量 和 泊 a .8脑 其
三维软件的应用现状与发展前景

三维软件的应用现状与发展前景三维软件CAD/CAM是在三维软件CAD和三维软件CAM分别发展的基础上发展起来的,它是计算机技术在三维软件生产中综合应用的一个新的飞跃。
三维软件CAD/CAM是改造传统三维软件生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工种。
它以计算机软件的形式,为用户提供一种有效的辅助工具,使工种技术人员能借助于计算机对产品、三维软件结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。
三维软件CAD/CAE在技术的迅猛发展,软件,硬件水平的进一步完善,为三维软件工业提供了强有力的技术支持,为企业的产品设计,制造和生产水平的发展带来了质的飞跃,已经成为现代企业信息化,集成化、网络化的最优选择。
一、三维软件CAD/CAM发展概况三维软件CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM 软件的发展进程。
目前通用CAD/CAM 软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计,交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。
近年来又出现了许多先进技术,如变量化技术、虚拟产品建模技术等。
随着互联网的普及,智能化(intelligent)、协同化(collaborative )、集成化(integrated)成为技术新的发展特点,使CAD技术得以更广泛的应用,发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。
二、三维软件CAD/CAM的特点一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的三维软件CAD/CAM 系统应该具备下列特点:(l)三维软件CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力。
三维软件设计中因为三维软件的工作部分(如拉深模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的。
所以无论设计什么类型的三维软件,开始阶段必须提供产品零件的几何形状。
否则,就无法输人关于产品零件的几何信息,设计程序便无法运行。
另外,为了编制NC加工程序,计算刀具轨迹,也需要建立三维软件零件的几何模型。
三维有限元分析

三维有限元模拟-坏死损伤大小和旋转角度对股骨头坏死经大粗隆切口入路的截骨术的压力减少的影响摘要背景预测截骨术对股骨头坏死的有效程度,要依赖于由特定的截骨术引起的压力的变化。
因此,三维有限元应运而生,它是用于计算不同范围的股骨头坏死前路或后路股骨头截骨术引起的股骨头压力的变化。
研究方法标准复合股骨的计算机断层扫描图像,被用来创建三维有限元完好无损的股骨模型。
基于完整的模型,三种不同水平坏死区的27种模型和9种不同的旋转的截骨术被创建。
不同模型的?冯?米塞斯应力分布,被用来分析,并和单腿站立负重情况进行对比。
发现(1)不同的坏死范围,前部旋转截骨术比后旋转截骨术的压力减少值更大。
(2)?冯?米塞斯应力随着转动角度的增大而减小。
当坏死范围小的时候,减少的比率会比较的。
(3)因为局部坏死区的高压力,有大范围股骨头坏死的股骨头很可能发展为塌陷;然而,相对于塌陷,由于在坏死区域和健康骨质的交界处的高压力,小坏死区很可能发展为更大的坏死灶。
解释经大粗隆切口的旋转截骨术技术要求很高,而且,它伴随着复杂的风险,临床上进行手术之前,应该进行细致的规划,包括进行有限元分析。
简介股骨头坏死是一个很重要的问题,因为它的病理变化经常会导致影响到髋关节的功能。
经大粗隆切口的旋转股骨头截骨术被用于年轻患者和活动多的患者的手术,它能减轻股骨头的压力,并且能增加每日活动的生物机械应力的承载力。
这种手术有两个类型,一个是前部旋转截骨术,它由Sugioka提出(1978);另一个是后旋转截骨术,由Kempf et al提出(1984)。
截骨术的成功取决于在改变负重传输。
在修复过程中,必须减少坏死骨区的压力水平。
伴随着可靠地预测特定股骨头坏死的压力变化,手术成功可能会增多。
大量的研究显示,股骨头坏死的演变与坏死区的大小和范围有关。
虽然,大家对那种方法更好没达成共识,但那种能评价骨坏死区大小和分布的方法,能更好的预测股骨头远期变化。
为了减少缺血性股骨头治疗的不确定性,一些学者在平片的基础上,发明了股骨头坏死区的分期系统。
三维有限元分析在口腔医学领域的应用及研究进展

1943 年纽约大学教授 Richard Courant[1] 首先提出了有限元 分析基本思想。1956 年特纳等 [2] 研究学者,在航空领域第一次应 用了有限元分析。在 20 世纪 60 年代早期,Clough[3] 教授首先提 出了有限元的概念,经过 30 多年的发展历程,理论和算法都已得 到了完善。1969 年 Friedenberg[4] 首次在医学领域应用有限元分 析,然后有限元分析的作用在医学领域中得到充分利用。1973 年, Thresher[5] 和 Farah[6] 分别使用有限元法分析牙齿及牙周韧带应力 分布,有限元分析在口腔医学领域中应用的前奏正式开启。周书 敏等 [7] 人首次在中国进行有限元分析的应用,是对人牙根尖区牙 周韧带应力分布进行三维有限元研究,它为口腔生物力学研究的 可视化的建模、求解和分析等提供了强有力的支持。
2 有限元分析在口腔内科领域的应用研究
三维有限元分析可以建立真实再现实体形状的几何模型,并 可以决定其研究结论是否科学和实用,为牙体牙髓治疗进行生物 力学研究提供了一个良好的实验基础。目前,大量学者对牙髓治 疗过程中根部折裂进行了三维有限元研究。曾有报道指出 [8],纵 向根折裂可引起牙髓治疗失败,且根充过程中过大的压力是引起 牙 根 纵 裂 的 最 主 要 的 原 因。 众 所 周 知,侧 压 充 填 法 和 垂 直 加 压 充 填 法 是 两 种 常 用 的 根 管 充 填 方 法。 以 往 的 文 献 报 道 指 出,造 成无髓牙牙根纵裂的最主要原因是由于侧方加压时产生的高应 力。2007 年,一些学者进行有限元分析研究结果显示,在相同的 加 载 压 力 下,侧 向 加 压 产 生 的 应 力 小 于 垂 直 加 压 产 生 的 管 壁 应 力。2011 年张燕,秦晓红等人 [9] 通过有限元分析实验研究认为在
建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状

建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状文章介绍了建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
下面是本店铺为大家精心编写的3篇《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》,供大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
《建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状》篇1一、引言随着计算机技术的不断发展,建筑三维建模和可视化动态展示技术逐渐成为了建筑设计、施工和管理的重要工具。
建筑三维建模和可视化动态展示技术可以真实地模拟建筑物的外观、结构和空间布局,为建筑设计、施工和管理提供重要的参考依据。
本文将介绍建筑三维建模和可视化动态展示的国内外研究现状,包括建筑三维建模的方法和技术,可视化动态展示的技术和应用,以及未来的发展方向。
二、建筑三维建模的方法和技术建筑三维建模是指利用计算机技术,通过三维建模软件进行建模,生成建筑物的三维模型。
建筑三维建模的方法和技术包括以下几种: 1. 传统手工建模:传统手工建模是指利用手工测量、绘制和建模等方法,生成建筑物的三维模型。
这种方法需要专业的技术人员,耗时较长,精度较低,但可以满足一些简单的建筑设计需求。
2. 激光扫描建模:激光扫描建模是指利用激光扫描仪对建筑物进行扫描,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
3. 卫星遥感建模:卫星遥感建模是指利用卫星遥感技术,对建筑物进行遥感成像,生成建筑物的三维模型。
这种方法可以远程、快速、准确地生成建筑物的三维模型,但需要专业的技术和设备支持。
三、可视化动态展示的技术和应用可视化动态展示技术是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,将建筑物的三维模型展示在屏幕上,并可以进行交互式操作。
可视化动态展示技术可以应用于以下方面:1. 建筑设计:建筑设计是指利用计算机技术,通过三维建模软件和可视化技术,进行建筑设计。
有限元分析方法的现状

有限元分析方法的现状有限元分析(Finite Element Analysis,简称FEA)是一种数值计算方法,通过将连续体分割为有限个小单元,建立节点和单元的数学模型,通过求解这些模型的方程,得到结构或物体在不同工况下的力学行为。
作为一种重要的工程分析方法,有限元分析在结构、流体、热传导、电磁场等领域广泛应用,成为现代工程设计的重要手段。
在有限元分析方法发展的早期,主要应用于工程结构的力学分析,如静力学分析、动力学分析和疲劳分析。
随着计算机技术的快速发展,有限元分析方法得以更广泛地应用于各个工程领域。
现在,有限元分析已经发展成为一个功能强大、应用广泛、领域较为完备的数值分析方法。
1.理论基础的完善:有限元理论是有限元分析的基石,近年来在有限元分析理论方面的研究取得了很大进展。
研究人员提出了各种新的有限元方法和数学模型,如非线性有限元方法、材料非线性模型、多尺度有限元方法等。
这些理论的提出和应用,使得有限元方法能够更加准确地描述和模拟真实工程问题,为工程设计和优化提供了更好的支持。
2.软件工具的发展:有限元分析方法需要进行大量的计算和数据处理,因此需要强大的计算机软件进行辅助。
近年来,有限元分析软件的功能不断提升,用户界面更加友好,求解速度更快,可模拟的问题类型更多。
同时,一些商业软件还提供了数据可视化、结果后处理、优化设计等功能,为工程师提供了全方位的支持和便利。
3.多物理场分析的发展:有限元分析逐渐扩展到多物理场分析领域,如结构-热场、结构-流场、结构-电磁场等多物理场耦合问题。
这种多物理场分析能够更全面地模拟复杂工程问题,为工程师提供更详尽的结果和更准确的设计指导。
4.高性能计算的应用:随着高性能计算技术的发展,有限元分析方法在计算速度和问题规模上有了突破性的进展。
研究人员通过并行计算、分布式计算等手段,能够更快速地进行大规模的有限元分析计算,解决更复杂、更庞大的工程问题。
5.仿真与实验的结合:有限元分析在工程设计中与试验相结合,能够更好地验证和修正数值模型,并提供实验无法获得的信息。
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三维有限元建模方法的研究现状
作者:陈琼
作者单位:复旦大学附属华山医院口腔科,上海,200040
刊名:
口腔医学
英文刊名:STOMATOLOGY
年,卷(期):2006,26(2)
被引用次数:18次
1.李青奕;董寅生;陈文静预加载"L"形曲力学行为的有限元分析[期刊论文]-口腔医学 2004(01)
2.Hirabayashi M;Motoyoshi M;Ishimarn T Stresses in mandibular cortical bone during
mastication:biomechanical considerations using a three-dimensional finite element method 2002(01)
3.许文翠;陈文静;董寅生垂直曲的力学行为的研究[期刊论文]-口腔医学 2002(01)
4.周学军;赵志河;赵美英包括下颌骨的颞下颌关节三维有限元模型的建立[期刊论文]-实用口腔医学杂志
2000(01)
5.李玲;张睿;于力牛基于CT断层影像的下颌骨及下牙列三维几何学仿真[期刊论文]-上海口腔医学 2000(04)
6.于力牛;常伟;王成焘基于实体模型的牙颌组织三维有限元建模问题探讨[期刊论文]-机械设计与研究 2002(02)
7.张富强;魏斌;李玲牙颌组织及修复体三维几何学、有限元模型的设计[期刊论文]-上海口腔医学 2002(03)
8.陈剑虹一种基于断层测量的快速反求系统关键技术研究[学位论文] 2000
9.魏洪涛;张天夫;曾晨光牙颌三维有限元模型生成方法的探讨[期刊论文]-白求恩医科大学学报 2000(02)
10.朱静有限元分析方法在口腔临床中的应用进展[期刊论文]-上海生物医学工程 2003(03)
11.Huiskes R;Chao EY A survey of finite element analysis in orthopedic biomechanics:the first decade [外文期刊] 1983(06)
12.王宁;吴凤鸣;周小陆金属烤瓷冠瓷颈缘与金属颈缘的三维有限元应力分析[期刊论文]-口腔医学 2004(04)
13.龚璐璐口腔修复生物力学中三维有限元法应用的研究进展及展望[期刊论文]-医用生物力学 2002(02)
14.Aydin AK;Tekkaya AE Stresses induced by different loading around weak abutments[外文期刊]
1992(06)
15.Verdonschot N;Fennis WM;Kuijs R Generation of three-dimensional finite models of restored human teeth using micro-CT techniques 2001(04)
16.张富强;魏斌;于力牛个性化牙颌组织三维有限元模型库的建立[期刊论文]-上海口腔医学 2004(02)
17.于力牛;尚鹏;王成焘适用于口腔修复学的模块化牙列有限元建模[期刊论文]-上海交通大学学报 2002(08)
18.于力牛;张睿;李玲模块化牙列三维有限元模型的建立[期刊论文]-上海口腔医学 2000(04)
19.Nagasao T;Kobayashi M;Tsuchiya Y Finite element analysis of the stresses around endosseous implants in various reconstructed mandibular models 2002(03)
20.李玲上下颌三维重建及有限元建模[学位论文] 2001
21.李志华;陈天云;刘剑上颌第一磨牙的三维有限元模型的建立[期刊论文]-实用临床医学 2001(01)
22.张彤;刘洪臣;王延荣上颌骨复合体三维有限元模型的建立[期刊论文]-中华口腔医学杂志 2000(05)
23.高勃;王忠义;施长溪牙冠表面形状测量造型方法[期刊论文]-实用口腔医学杂志 1999(04)
24.牛晓明;李江;吴清文利用CAD/CAE技术进行骨骼的计算机模拟仿真[期刊论文]-光学精密工程 1999(06)
25.蒋孝煜有限元法基础 1992
1.刘文芳.宋哲.王菲.任国山基于CT扫描图像之颅底解剖结构三维重建[期刊论文]-现代中西医结合杂志 2011(4)
2.买买提吐逊·吐尔地.米那瓦尔·阿不都热依木.钟良军.王海涛.买买提明·艾尼MRI和CT图像融合构建头面部分层网格模型的研究[期刊论文]-中国医学计算机成像杂志 2010(2)
3.董正杰.王德芳.徐侃.包向军以3DMAX软件建立Mini-SG(R)附着体三维实体模型[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复 2010(30)
4.尹璐璐.廖琪梅.卢虹冰面部软组织三维有限元模型的建立[期刊论文]-科学技术与工程 2010(12)
5.胡建.戴宁.李泷杲.顾卫平.马骏驰配准法建立上中切牙全瓷冠的三维有限元模型[期刊论文]-口腔医学 2010(4)
6.孙卫东.温建民足部有限元建模方法应用现状[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复 2010(13)
7.郑洪海.孟春玲.杨生.王鹏枕寰枢复合体有限元仿真模型的建模研究[期刊论文]-北京工商大学学报(自然科学版) 2010(1)
8.唐亮.郭莹.潘燕环下颌后牙单端桥及其支持组织修复前后有限元模型建立[期刊论文]-暨南大学学报(自然科学与医学版) 2009(6)
9.郑剑.刘宁国.陈忆九CT技术在尸体检验中的应用[期刊论文]-法医学杂志 2009(4)
10.王洋.李金源.张彬三维有限元建模方法及在正畸领域中的应用[期刊论文]-中国煤炭工业医学杂志 2009(10)
11.钱成明.程祥荣牙颌畸形的三维有限元建模方法[期刊论文]-华夏医学 2008(6)
12.戴慧.漆剑频.李平.周义成.王仁法MDCT在建立种植体支抗滑动关闭拔牙间隙三维有限元模型中的应用[期刊论文]-中国医学影像技术 2008(8)
13.吕长生.范毅方计算机辅助活体足建模生物力学方法研究[期刊论文]-光学技术 2008(z1)
14.何亚奇.张雪林.唐秉航基于DICOM数据构建髋骨三维有限元模型[期刊论文]-华中科技大学学报(医学版)
2008(2)
15.杜玉勇.尹芸生.薛晓峰.段圆慧利用MIMICS建立儿童肱骨三维模型[期刊论文]-临床医药实践 2008(6)
16.米那瓦尔·阿不都热依木.阿达莱提·阿合买提江有限元模拟在颅颌面外科手术中的应用现状及发展[期刊论文]-新疆医科大学学报 2008(3)
17.傅栋.靳安民应用CT断层图像快速构建人体骨骼有限元几何模型的方法[期刊论文]-中国组织工程研究与临床康复 2007(9)
18.何艳.李晓智.陈志雄.曾明慧.杨光银.王汉思3D-Nurbs曲面建模法建立上颌前牙段及其牙周组织的有限元模型[期刊论文]-第二军医大学学报 2007(10)
本文链接:/Periodical_kqyx200602025.aspx。