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关键词： 牙槽骨高度   种植修复体   上颌窦内提升   动态载荷   咬合   应力   骨组织   植骨   有限元分析  

摘要： 背景:在口腔种植修复领域,上颌后牙区域常面临由多重因素交织导致的骨量萎缩问题,这一现象极大地提升了手术的复杂性。为了增进手术远期成功率,缓解患者承受的不适,同时追求手术流程的简化与时间的缩短,上颌窦内提升技术是无需额外植骨的即刻负重方法,已成为一种广泛应用的策略。针对不同剩余牙槽骨高度的个体情况,精准选择适宜的种植修复方案,对于确保种植体的长久稳定性和维持周围骨组织的健康水平而言,具有至关重要的决定性作用。目的:利用三维有限元法分析不同牙槽骨剩余骨高度条件下植骨或不植骨时,上颌磨牙即刻负重模拟口腔动态咬合过程对种植体、骨组织应力分布的影响。方法:获取1例需提升上颌窦区域行种植修复患者的锥形束CT数据,通过Mimics 21.0软件建立上颌骨模型。将颌骨模型导入Solidworks 2017软件后,分别构建上颌第一磨牙牙槽骨高度10 mm常规单冠修复体模型和牙槽骨高度7,5,3 mm植骨或不植骨单冠修复体模型。在ANSYS Workbench 17.0软件中模拟后牙动态咬合过程,分别在上颌第一磨牙功能尖颊舌斜面进行动态加载,分析不同牙槽骨高度植骨与否在即刻动态加载下周围骨组织的应力分布情况。结果与结论:①在不同牙槽骨高度组中,种植体于咬合周期各阶段均显示应力集中于颈缘骨组织;②对于植骨与不植骨各剩余牙槽骨高度的情况,种植体周边骨应力增长最大幅度均现于第三阶段(>0.150-0.260 s),在第四阶段(>0.260-0.300 s)等效应力均达峰值;牙槽骨高度3 mm时,不植骨组各咬合阶段等效应力峰值均较植骨组增大;牙槽骨高度5 mm时,不植骨组在第三、四阶段周围骨应力较大;牙槽骨高度7 mm时,植骨与否对应力分布不足以引起关注;③在不植骨情况下,随剩余牙槽骨高度减少,应力分布范围扩大,最大应力范围更为集中,特别是牙槽骨高度3 mm及5 mm时,应力分布范围不仅限于种植体颈部,还扩展至上颌窦底。

关键词： 超长异形混凝土   施工期   大体积混凝土   温控计算   应力场   有限元法  

摘要： 针对超长混凝土结构在施工过程中极易产生裂缝的问题，以超长异形混凝土门库为例，采用有限元方法对夏季和冬季不同浇筑方案的温度场和应力场进行仿真计算，研究了其在施工期的应力特点和防裂方法。结果表明，夏季和冬季的初始工况中，门库的不同部位均有拉应力超标的情况，尤其在高温区域。通过对比不同工况下的温度和应力变化，发现保温措施和掺入膨胀剂能显著降低表层混凝土的拉应力。门库的薄壁段温控措施相对简单，只需表面保温即可，而厚壁段则需要在表面保温的基础上进行水管冷却。根据仿真结果和工程经验，提出了冬季浇筑的最优温控指标，并建议避开夏季浇筑以减少施工难度。

关键词： 6061铝合金   TIG焊   温度场   应力场   残余应力场  

摘要： 对5 mm厚度的6061铝合金试样,在不同焊接速度工艺参数条件下,进行钨极气体保护焊(TIG焊)的数值模拟研究。结果表明:在温度场上,随着焊接速度的提高,焊接过程中瞬时温度和焊后稳态温度均呈下降趋势;而在应力场上,焊接速度的提高导致焊接过程中产生的应力持续增加。其中,焊接速度从60 mm/min增加到120 mm/min时,应力从53.0 MPa上升至163.3 MPa,提高了110.3 MPa。而焊接速度依次以60 mm/min幅度增加,从120 mm/min增加到300 mm/min时,应力分别增加到205.7 MPa,234.9 MPa和255.9 MPa。说明随着焊接速度的提高,焊件的应力逐渐增加,但其增长速度却逐渐放缓。在残余应力上,路径1的焊缝区存在残余拉应力,且随着焊接速度的提高,焊缝区的残余拉应力也随之增大。路径2远离焊缝区域的残余应力较小,当焊接速度为180 mm/min,240 mm/min和300 mm/min时,焊缝区远离处的残余应力表现为受压。

关键词： 磁各向异性   磁巴克豪森噪声   应力   易磁化轴  

摘要： 针对取向硅钢材料平面应力无损检测需求，开展基于磁巴克豪森噪声（Magnetic Barkhausen Noise， MBN）的应力致磁各向异性实验评估方法研究。通过论述磁各向异性的MBN检测理论，将MBN包络曲线划分为三个磁化区段，提取对应不同机制的特征参量RMS和Mp。构建基于MBN的应力检测实验系统，对六种典型角度试件进行单向拉伸实验，得到不同应力状态下的多角度MBN信号，分析应力对不同磁化区段的MBN特征参量以及易磁化轴的影响。结果表明：多角度MBN测试方法可以有效评估应力引起的磁各向异性；应力作用下，MBN特征参量变化及易磁化轴偏移均表现出显著的方向依赖性（如0°试件增幅最小，90°试件呈非单调变化），同时应力致磁各向异性与磁晶各向异性（或加工致磁各向异性）之间存在竞争关系，这些机制共同决定了最终的磁各向异性响应。

关键词： 细观数值模拟   空心玻璃微珠   水泥环   套管应力   有限元   断层滑移  

摘要： 套管变形已成为页岩气高效开发的关键制约因素，利用空心玻璃微珠（Hollow Glass Micropheres）水泥固井预防套管变形是目前的主要措施之一，为揭示HGM水泥控制套管变形机理。基于细观数值模拟，建立含HGM代表性体积单元（Representative Volume Element）模型，分析了HGM的体积分数和相对壁厚对固井水泥的弹性模量和泊松比的影响规律。并将细观数值模型预测的弹性模量和泊松比作为关键参数输入，依据弹塑性基本理论，建立地层-水泥环-套管宏观耦合有限元模型，进一步得到微珠体积分数及壁厚在断层滑移条件下对套管应力与变形的影响。研究结果表明：RVE有限元模型和试验值偏差小于7%，验证了模型的可靠性；随着HGM体积分数和相对壁厚增大，其等效弹性模量呈现增大趋势，但对泊松比的影响不大；在断层滑移量为5 mm,HGM体积分数为30%时，套管最大Mises应力降低了70.1%，套管基本没有发生变形，同时，HGM相对壁厚从0.1降低到0.05时，套管最大Mises应力减小了52.7%，套管变形减小52.1%。这表明，采用高体积分数和低壁厚HGM水泥固井有助于缓解小距离断层滑移引起的套管变形。研究结论为优化空心玻璃微珠水泥体系设计和提高套管完整性提供了理论依据。

关键词： 晶相组织   大功率柴油机气缸套   最大爆发压力   最大侧压力   应力分析  

摘要： 为深入研究柴油机新气缸套和旧气缸套在应力应变方面之间的差异，本研究运用晶相显微镜对新旧气缸套的显微组织结构进行对比分析，并借助ANSYS平台对新旧气缸套在多工况下的力学性能进行了有限元对比研究。在此基础上，通过构建温度场-机械载荷耦合模型，着重分析了新旧气缸套在工作状态下的温度分布、最大平均爆发压力工况下的应力分布、最大侧压力工况下的机械载荷以及热应力工况下的应力应变情况。晶相图分析结果显示，旧气缸套的石墨形态为70%A型石墨与30%(D+E)型石墨的组合，石墨长度达3级；而新气缸套中A型石墨占比高达90%，石墨长度为4级。并且，在相同单位面积下，新气缸套的石墨数量较旧气缸套更多，且分布更加均匀。仿真结果表明，新、旧缸套的温度场分布规律整体相似，仅在冷却水孔区域存在局部差异；在最大平均爆发压力工况下，新、旧气缸套的峰值应力均出现在顶部，分别为71.797、71.984 MPa，主要表现为拉应力；而在最大侧压力工况下，两者的应力分布大致相同，缸套底部应力约在16.000 MPa。热机耦合分析表明，新、旧缸套的最大变形量均出现在底部，约为0.61 mm，不过新、旧缸套在凸肩处的最大应力差异显著，分别为255.8、493.67 MPa，这显示出长期使用后材料性能的劣化致使凸肩成为关键的失效风险区域。

关键词： 等壁厚螺杆马达   橡胶衬套   过盈量   弹性模量   壁厚   应力  

摘要： 等壁厚螺杆钻具单级马达承压能力强、输出扭矩大,在深井、超深井钻探过程中具有广阔的应用潜力。建立了等壁厚螺杆马达有限元分析模型,着重考察了定转子间过盈量、橡胶弹性模量、橡胶壁厚等因素在定转子啮合过程中对定子橡胶衬套受力的影响规律。结果表明,过盈量、橡胶弹性模量及壁厚对等壁厚螺杆马达啮合过程中橡胶衬套受力均存在显著影响。随着过盈量、弹性模量增加,橡胶衬套所受应力增加;随着橡胶壁厚减小,衬套所受应力增加,对橡胶衬套的磨损和密封的影响呈现出一定差异性。研究成果可为等壁厚螺杆马达设计提供借鉴。

关键词： 新丰江水库   地震重定位   震源机制解   应力场   破裂方向性   发震构造  

摘要： 1962年3月19日，位于广东省河源市的新丰江水库在首次蓄水接近满库峰时诱发6.1级地震，成为我国记录到的最大水库诱发地震之一，也是全球范围内为数不多的6级以上水库地震.自该次主震以来，库区至今中小地震不断，地震活动频度高、分布广.由于库区地质构造复杂，多条断裂交汇，节理裂隙发育，发震机制尚不明确.目前多数研究集中于M≥4.0的地震，而对于M3～4地震仍缺乏系统研究.为揭示库区主要发震构造及水库地震的复杂成因机制，本文对2008—2023年的中小地震开展了系统的震源参数研究.利用双差地震定位方法对M≥1.0地震事件进行重定位，应用CAP方法对M≥3.0地震事件进行震源机制解和震源深度反演，并基于区域应力张量阻尼方法反演了库区的应力场特征；同时，应用震源时频特征方法反演了M≥3.0地震事件的破裂方向性参数，以克服震源机制解中两个节面的不确定性，识别真实发震断层.研究结果显示，新丰江库区的地震活动存在明显的空间分异特征，整体发震构造呈北西向展布.锡场镇和鱼坑村区域现今的地震类型均以走滑型为主，大坝区域以正断型为主.库区整体应力场与华南地区一致，表现为NW-SE向最大主压应力σ1；局部应力场存在差异，最大、最小主压应力由南向北存在约10°的偏转.锡场镇附近R值分别为0.26和0.22，鱼坑村附近为0.32，大坝区域为0.1和0.06，库区整体应力状态偏向于拉张性质，大坝区域拉张性质更加显著.结合破裂方向性参数可知，锡场镇区域存在两条相交的深度约10 km的北西向右旋走滑型断层和北东东向左旋走滑型断层；鱼坑村区域存在一条深度在8～10 km的北北西向先存左旋走滑断层；老回龙村区域存在一条深度约5 km的北西向裂隙；大坝北部存在一条深度约10 km的北西向走滑型断裂，与人字石断裂相交；大坝南部存在一条深度在6～10 km北西西向走滑型断裂；大坝东南部区域存在一条深度约10 km的北东东向左旋走滑断裂，与河源断裂相交.综合研究表明，新丰江库区现今地震活动受区域构造背景与水库长期蓄水作用共同影响，导致原有断层被激活或发生性质转变，进而引发频繁的小震群活动.本研究成果为深入理解水库诱发地震的机理、评估区域地震危险性提供了重要的地震学依据.

关键词： 高压截止阀开启过程瞬态模拟   动网格技术   单向流固耦合模型   应力分析   Box-Behnken响应面优化   最大等效应力  

摘要： 针对钢厂热轧除鳞系统中高压截止阀开启时产生的局部应力集中问题，提出了一种结合流体力学仿真与响应面优化的结构设计方法。首先，以DN150高压截止阀为研究对象，基于ANSYS Workbench平台建立了单向流固耦合模型，并通过对比分析，验证了模型的准确性；然后，采用动网格技术对高压截止阀开启过程进行了瞬态模拟，分析了流场中的速度与压力分布规律，以及结构场中的应力与变形演变特征；最后，通过单因素实验确定了优化变量，并利用Box-Behnken响应面法优化了阀门内部结构，以抑制屈服现象的发生。研究结果表明：阀芯与阀座间的过流区域及节流出口侧形成了高速流动区，并伴有明显压力波动，该现象揭示了高压工况下阀门开启过程中流固耦合应力的共性规律；通过响应面优化得到的最佳参数组合为阀套节流孔直径52 mm、导流盘偏角33°、阀芯端面倒角4 mm，在此组合下，阀套与阀芯的最大等效应力较原始设计降低了22.87%。该流场-结构场耦合仿真与响应面参数优化相结合的方法，对高压截止阀的优化设计具有重要参考价值。

关键词： 飞机机翼   应力场   缺失数据填补   中心聚类   特征卷积核  

摘要： 飞机机翼的应力监测对于保障飞行安全具有重要意义。由于实际工程中传感器必须采用稀疏固定位置的布置方式，传感器无法覆盖整个机翼结构，实际获得的机翼应力数据不能覆盖整个机翼。为此，本文针对飞机机翼传感器的空间位置布置不完备的问题，提出了一种基于多尺度核构造的深度特征融合网络。首先，按照机翼应力场的相似程度将其归为不同的应力场簇，遴选出距离各应力场簇中心最近的应力场作为基准应力场集；其次，通过从各基准应力场中抽取不同规格分量构造多尺度卷积核，对应力场中的缺失点进行多方位特征感知，从而捕获有利于信息填充的多尺度特征；最后，采用并行通道注意力模块自适应选择构造卷积核所捕获的重要特征，并将其映射到统一的特征空间之中进行特征融合，进而获取应力场中缺失点的填补值。此外，为了验证本文提出方法的准确性和泛化性，本文利用仿真获得的应力场数据随机生成不同缺失比例的缺失应力场数据集，进行机翼应力场的数据填补，与主流的方法相比，本文所提的方法在MAE、RMSE以及MAPE等评价指标上均取得了最佳的填补效果。