三维有限元建模方法的研究现状

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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

ｂｏｃａｉｓｈｍａｈａｆｎｔｅｅｎｍｏｅｈｓｅｏａｉｎｆｃｎｔｏｔａａｙｅｉｍｅｈｎｃｌｉｍｅｈｎｃ，ｕｎｅｄｉｉｅｌｍｅｔｄｌａｂｃｍｅｓｇｉａｔｏｌｏｎｌｚｂｏｃａｉａｉ
１三维有限元模型的研究进展
在过去的４０年中，研究者构建出了许多版本的有限元模型。Ｈｒｙ和Ｍａｃｌ１７ａｄｒａ于９１年构建了第
一
Ｃ１＝Ｃｏ０９０ｌ．／
（）２
式中，。ｃ。ｃ。。与分别为ＭｏｎｙＲｖｎ刚度系数。ｏｅ－ｉｉｌ
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＝６０５＋１３ｅ０ｏ２．９０／０・＋１０ｅ０１３／（）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。１７年Ｗａｄ和９５ｒＴｏｐｏｈｍｓｎ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８０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３．１５ＭＰ和０４，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

1 三维有限元的发展史
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。

增强现实国内外三维建模现状

① 2003年ESRI公司推出了 ArcGIS9.0并出现ArcScene和 ArcGlobe模块。
② Autodesk公司在原先AutoCAD 平面信息基础上拓展了三维功能等。
③ 美国的ERDAS公司开发研制的 IMAGINE Virtual GIS。此系统为三维环境下的可视化分析表达提供了地理信息系统的功能，用户可以实现对三维景观进行实时查询与交互式操作。主要功能有三维可视化，交互式操作、实时贯穿飞行以及目标对象的集成链接，同时能够建立虚拟现实的世界。
（4）真三维空间数据模型
扫描技术等直接获取或自动、半自动提取地物的真三维信息）的快速发展和计算机性能的提高，获取大面积精细、完整的三维信息（包括形状、高度）相对容易实现，迫切需要一个真三维的空间数据模型来组织和管理三维数据。国内外许多专家进行了大量的探索和研究，目前将三维空间模型大致分为三类基于矢量结构的、基于栅格结构的和失栅混合结构的。国内外一些著名的公司
上主流的图形软件，可以充分利用目前计算机软件性能和不断发展的数字地形学理论和技术，而且其具备较为完整的空间数据体系，强大的三维空间数据处理和分析功能，海量空间数据的管理水平，支持大规模场景的可视化，较高的数据共享与互操作性，并且具有包括VBA、插件和控件的开发功能，适合用于开发三维可视化应用系统。
遥感影像叠加起来构建三维立体模型。如Lothar Koppers借助VRML 语言将影像和高程网格叠加在一起，实现了可以任意漫游的三维景观模型,Tsuyshi Honjio借助CAD系统将影像叠加到DEM上，在此基础上添加地物模型生成地形景观模型。这种建模技术较适合大范围区域内三维地形浏览，但是空间对象的编辑、查询和空间分析的功能比较弱。

浅谈三维建模技术的研究现状

2020.23科学技术创新续性,否则容易出现断桩现象。

3预制桩在道路桥梁中的应用预制桩在道路桥梁中的应用主要包括以下几个方面:①沉桩参数的确定,主要指的是沉桩阻力,以拟建区域的岩土工程地质条件为基础,结合预制桩的桩型、深度以及接头等规格参数,进行压桩试验,确定土质、目标持力层深度、桩间距等参数,为提高桩基施工奠定基础;②桩顶垫材选择,桩顶垫材能够影响沉桩精度并且对桩帽保护有重要意义,在桩基施工中起缓冲作用,同时垫材的缓冲作用能够使得沉桩过程中所施加的压力更均匀,能够有效的避免了预制桩局部受力过大导致桩身损坏,一般选择橡木、桦木作为垫材;③预制桩的运输、堆放与起吊,预制桩的强度必须达到设计的100%及以上时才能出厂,在预制桩起吊过程中必须严格遵循“轻吊轻放”的原则,防治预制桩碰撞,在起吊时绳索与管桩的夹角应大于45°,同时预制桩的堆放区域必须确保场地的平整性和坚实性,并做好排水系统;预制桩的堆放高度(即层数)应结合预制桩的强度以及场地承载力等综合因素确定,一般来说,预制桩的堆积高度应不超过5层;预制桩堆放过程中必须做好垫木设置,每层预制桩必须使用垫木将其隔开,并在预制桩两侧设置木楔,防治预制桩滚落等现象发生;④预制桩的压桩与接桩,若采用静压法沉桩时,则一般采用分段进行和逐段接长(焊接法或浆锚法)的方式进行,若发现预制桩损伤时必须及时修复;在预制桩接桩过程中,首先对下节管桩的顶部进行检查,若存在顶部损伤时应及时修复,同时将下节管桩顶部的杂质清理干净,当上节管桩到位前应将接头处的污迹、碎石等清理干净;沉桩过程必须保持连续,中断时间应尽可能短,压桩的顺序应严格按照施工设计进行,确保沉桩质量达标;此外,若在压桩过程中发现预制桩变形时,必须及时更换预制桩,确保预制桩质量达标。

结束语综上所述,道路桥梁工程施工的质量对道路桥梁的服务质量和服务年限影响极大,对区域经济发展具有明显的促进意义,因此加强道路桥梁工程的施工质量控制意义重大。

《2024年三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述》范文

《三维CAD技术研究进展及其发展趋势综述》篇一一、引言随着现代科技的快速发展，计算机辅助设计（CAD）技术在工程领域的应用越来越广泛。

其中，三维CAD技术以其直观、精确、高效的特点，在产品设计、制造、分析等方面发挥着重要作用。

本文将就三维CAD技术的研究进展及其发展趋势进行综述。

二、三维CAD技术研究进展1. 技术基础三维CAD技术是基于计算机图形学、计算机视觉、人工智能等技术的综合应用。

其核心技术包括三维建模、渲染、分析、优化等。

随着计算机硬件性能的提升，三维CAD技术的建模精度和渲染效果得到了显著提高。

2. 三维建模技术三维建模是三维CAD技术的核心。

目前，研究者们已经开发出多种建模方法，如表面建模、实体建模、边界表示建模等。

这些方法在模型精度、速度、易用性等方面各有优劣，广泛应用于机械、建筑、电子等领域的产品设计。

3. 渲染与可视化技术渲染与可视化技术是提高三维CAD模型真实感的关键。

近年来，研究者们通过改进光照模型、纹理映射、抗锯齿等技术，提高了三维模型的渲染效果。

同时，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的引入，使得三维模型的可视化更加逼真。

4. 分析与优化技术三维CAD技术不仅用于产品设计，还广泛应用于产品性能分析、优化等领域。

研究者们通过开发各种算法，如有限元分析、优化算法等，提高了产品性能分析的精度和效率。

同时，基于大数据和人工智能的技术，为产品优化提供了新的思路和方法。

三、发展趋势1. 云计算与三维CAD技术融合随着云计算技术的发展，云计算与三维CAD技术的融合成为趋势。

通过云计算平台，用户可以实时共享三维模型数据，实现协同设计、异地设计等功能。

这将极大地提高设计效率，降低设计成本。

2. 人工智能与三维CAD技术融合人工智能技术为三维CAD技术提供了新的发展思路。

通过机器学习、深度学习等技术，可以实现自动建模、智能优化等功能。

这将极大地提高设计精度和效率，降低设计人员的负担。

人骨三维有限元分析的研究进展

人骨三维有限元分析的研究进展郑锋【摘要】针对去软组织人骨有限元分析三维重建、体单元划分、赋予材料属性及实施分析等最基本步骤进行综述,并对目前颇为关注的骨折预测及骨强度有限元分析展开阐述.主要阐明了三维重建是有限元造模的关键;体单元划分实现从无限到有限的转变;将材料属性十等分是较为合理的赋值方法;目前仍无骨折预测标准化的算法;骨密度-骨强度-骨折预测的统一分析是当前去软组织骨骼有限元分析亟待解决的课题.%In this paper, three-dimensional reconstruction, body unit, given material properties and implementation analysis were reviewed. In order to summarized the quite concerned about the current fracture prediction and the finite element analysis of bone strength. It mainly explained: Three-dimensional reconstruction is the key to build finite element mode;Body unit realize the transformation from infinite to finite;The material properties decile assignment method is more reasonable; There is still no standardization of fracture prediction algorithm;The unified analysis of bone mineral density-bone strength-fracture prediction is the current urgent problem about the finite element analysis of the human bone without soft tissue to be solved.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2011(017)011【总页数】3页(P1689-1691)【关键词】三维重建;有限元分析;骨骼;骨强度【作者】郑锋【作者单位】莆田学院附属医院急诊科,福建,莆田,351100【正文语种】中文【中图分类】R318.01有限元分析的基本原理是根据几何外形、材料特性以及受力条件等因素将弹性物体离散为有限的体单元，这些体单元只在有限个节点上相交接，力通过结点传递，导致每个体单元的变形、任意体单元或节点的应力分布可通过多种简单的方程式来求解。

有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状综述

有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状综述随着科技的不断发展，工程领域的发展也越来越快速。

在工程设计与研发过程中，有限元方法与仿真技术已经成为了不可或缺的工具。

它们可以帮助工程师更加快速、准确地分析和优化设计，提高产品的质量和效率。

本文将对有限元方法与仿真技术在工程领域的应用现状进行综述。

一、有限元方法有限元方法（Finite Element Method，FEM）是一种数值分析方法，通过将复杂的物理问题离散化为有限数量的简单子问题，再对这些子问题进行求解，最终得到整体问题的解。

有限元分析可以应用于各种工程领域，例如机械工程、航空航天工程、电气工程、土木工程等。

有限元分析的基本步骤包括建立有限元模型、确定边界条件、选择适当的数值方法求解、验证和后处理。

其中，建立有限元模型是有限元分析的关键步骤，它涉及到如何将实际问题抽象为数学模型，如何选择适当的元素类型、网格密度和边界条件等。

有限元方法在工程领域中的应用非常广泛。

例如，在机械工程中，有限元分析可以用于分析零件和装配体的应力、变形和振动等问题；在航空航天工程中，有限元分析可以用于分析飞机、火箭等结构的强度和稳定性；在电气工程中，有限元分析可以用于分析电机、变压器等设备的电磁场和温度场等。

二、仿真技术仿真技术是指利用计算机模拟实际物理过程的技术，包括计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）、多体动力学（Multibody Dynamics，MBD）、有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）等。

与实验相比，仿真技术具有成本低、时间短、可重复性好的优点，可以在产品设计和研发的早期阶段进行快速验证和优化。

1. 计算流体力学计算流体力学是一种数值模拟技术，用于研究流体在各种物理条件下的运动和变化。

它可以模拟流体的流动、传热、传质等过程，对工程领域中的流体问题进行分析和优化。

例如，在汽车工程中，计算流体力学可以用于优化车身气动性能，降低车辆的风阻和油耗；在空气调节工程中，计算流体力学可以用于优化空气流动和温度分布，提高空气调节系统的效率。

有限元的发展历史现状及应用前景

有限元的发展历史现状及应用前景有限元分析的发展趋势“有限元”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。

有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：增加产品和工程的可靠性；在产品的设计阶段发现潜在的问题经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本缩短产品投向市场的时间模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年则是CAE软件商品化的发展阶段，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。

这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。

目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、 ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。

MSC-NASTRAN软件因为和NASA的特殊关系，在航空航天领域有着很高的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了PDA公司的PATRAN，又在以冲击、接触为特长的DYNA3D的基础上组织开发了DYTRAN。

有限元法的发展现状及应用

有限元法的发展现状及应用一、本文概述有限元法，作为一种广泛应用于工程和科学领域的数值分析方法，自其诞生以来，已经经历了数十年的发展和完善。

本文旨在全面概述有限元法的发展现状及其在各个领域的应用。

我们将回顾有限元法的基本原理和历史背景，以便读者对其有一个清晰的认识。

接着，我们将重点介绍有限元法在不同领域的应用，包括土木工程、机械工程、航空航天、电子工程等。

我们还将探讨有限元法在发展过程中面临的挑战以及未来的发展趋势。

通过阅读本文，读者将对有限元法的现状和发展趋势有一个全面的了解，并能更好地理解该方法在工程和科学领域的重要性和应用价值。

二、有限元法的基本理论有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种数值分析技术，广泛应用于工程和科学问题的求解。

其基本理论可以概括为离散化、单元分析、整体分析和数值求解四个主要步骤。

离散化是将连续的求解域划分为有限个互不重叠且相互连接的单元。

这些单元可以是三角形、四边形、四面体、六面体等，具体形状和大小取决于问题的特性和求解的精度要求。

离散化的过程实际上是将无限维的连续问题转化为有限维的离散问题。

单元分析是有限元法的核心步骤之一。

在单元分析中，首先需要对每个单元选择合适的近似函数（也称为形函数或插值函数）来描述单元内的未知量。

然后，根据问题的物理定律和边界条件，建立每个单元的有限元方程。

这些方程通常包括节点的平衡方程、协调方程和边界条件方程等。

整体分析是将所有单元的有限元方程按照一定的规则（如矩阵叠加法）组合成一个整体的有限元方程组。

这个方程组包含了所有节点的未知量，可以用来求解整个求解域内的未知量分布。

数值求解是有限元法的最后一步。

通过求解整体有限元方程组，可以得到所有节点的未知量值。

然后，利用插值函数，可以计算出整个求解域内的未知量分布。

还可以根据需要对计算结果进行后处理，如绘制云图、生成动画等，以便更直观地展示求解结果。

有限元法的基本理论具有通用性和灵活性，可以应用于各种复杂的工程和科学问题。

基于ABAQUS的水闸闸室三维有限元分析

基于ABAQUS的水闸闸室三维有限元分析摘要：本文利用ABAQUS有限元软件，对水闸闸室进行了三维有限元分析。

通过建立合理的数值模型，模拟水流流动和结构响应，得到了水闸在不同工况下的应力分布和变形情况。

研究结果可为水闸的设计优化和运行安全提供参考。

1. 引言水闸是一种调节和控制水流的工程设施，广泛应用于河流、渠道和水库等水利工程中。

由于水闸的工作环境复杂，其结构的安全性和稳定性对保障工程运行至关重要。

因此，对水闸进行合理的结构分析和优化设计是非常必要的。

有限元方法是一种常用且有效的结构分析方法，能够对工程结构的静力学、动力学和瞬态响应进行准确模拟和分析。

2. 数值模型的建立2.1 几何模型的建立首先，根据实际工程要求，利用CAD软件建立了水闸闸室的三维几何模型。

考虑到闸室结构的对称性，只需建模其中一半的几何形状。

然后，将几何模型导入ABAQUS软件中进行后续的有限元分析。

2.2 材料模型的设定根据闸室材料的力学性质，设置与之相适应的材料模型。

我们采用线性弹性模型来描述金属结构的力学行为，其中包括弹性模量、泊松比等力学参数。

在ABAQUS中输入这些参数后，可以对水闸的应力和变形进行准确地计算。

2.3 网格划分为了准确模拟水闸的响应情况，需要对水闸模型进行网格划分。

基于有限元方法，我们将水闸闸室划分为小的有限元单元，并在每个单元内设置节点。

在划分网格时，需要充分考虑结构的复杂度和计算精度的平衡。

3. 约束条件和加载在进行有限元分析之前，需要设置合理的约束条件和加载。

约束条件是指对结构进行固定或限制，使其能够合理模拟实际工况。

加载是指施加在结构上的外部载荷或边界条件，模拟结构在实际工作中受到的作用力。

4. 结果与讨论通过有限元分析，我们得到了水闸在不同工况下的应力分布和变形情况。

分析结果表明，在正常运行工况下，水闸闸室的应力分布基本均匀且变形较小。

然而，在极端情况下，例如洪水等，水闸闸室的应力集中区域明显增加，变形较大。

有限元方法及国内外研究现状

现代机械设计理论与方法有限元方法学院：机械工程学院日期：2012年12月8日目录摘要 (3)关键词 (3)Abstract (3)Key Words (3)1 有限元方法的国内外研究现状及应用实例 (3)1.1 有限元的发展趋势 (3)1.2 有限元的应用实例 (3)2 有限元方法的分析过程 (4)2.1 有限元分析的三个阶段 (4)2.2 有限元分析的七个步骤 (5)2.3 有限元软件的分析过程 (6)3 参考文献 (8)有限元方法摘要：有限元方法法的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。

有限元法的基本思想是先化整为零﹑再积零为整，也就是把一个连续体分割成有限个单元；即把一个结构看成由若干通过节点相连的单元组成的整体，先进行单元分析，然后再把这些单元组合起来代表原来的结构进行整体分析。

关键词：有限元方法；单元；节点Finite Element MethodAbstract：The basic concepts of the finite element method is solving complex problems with a simple question instead.The basic idea of the finite element method is dismembered, and then plot the parts into a whole, that is divided a continuum into a finite number of unit; that is to regard a structure as a whole connected by many nodes，first to analysis unit，then analysis the overall combined by these units，which represents the original structure.Key Words：finite element method；unit；node1 有限元方法的国内外研究现状及应用实例“有限单元法”这一名称是克拉夫（Clough）在1960年首先引用的。

三维建模方法研究现状综述

三维建模方法研究现状综述
三维建模是指把客观物体在三维空间中进行建模和表示，包括绘制图案、着色、动画建模等。

随着近年来技术的突飞猛进，三维建模技术
也发展得十分迅速，用户在建模的基础上就可及时收获成品，实现从
场景到模型的快速转变，使得该技术成为当前最受欢迎的数字建模技
术之一。

本文综合阐述了当前的三维建模的研究现状，并分为以下几
个方面：
一、三维建模工具
1. 软件工具：当前应用最广泛的三维建模软件工具主要有：Maya、
3DMax、Solidworks等；
2. 光栅技术：三维建模核心技术，利用光栅技术实现3D建模。

二、三维建模理论
1. 模型构建理论：主要是利用多边形贴图，采用细分贴图等理论思想，在三维空间中建模；
2. 模型表达技术：包括三角面网格、格子线、自由曲线等；
3. 模型加工理论：包括曲面拓扑比较、网格反差加工等；
4. 模型渲染技术：包括全局渲染、局部渲染等。

三、三维建模应用方向
1. 传媒行业：用于设计创意，包括电影、动画、特效、游戏等；
2. 工业制造：用于解决工厂的自动装配、机床的加工，替代传统的纸上制作流程；
3. 建筑行业：利用三维建模技术来完成建筑设计；
4. 高科技领域：用于汽车设计、飞机研究等；
5. 医学领域：使用三维建模技术研究解剖结构；
6. 其它：包括仿真和模拟可以精确到米和毫米的微细尺度领域。

综上所述，三维建模已经成为当今非常活跃的技术之一，它把实体对象与虚拟空间完美结合，使得我们在使用它的时候有可以不受物理空间的限制了，充分发挥了计算机实现虚拟空间语境的多种现象，具有极其重要的现实意义。

有限元的发展现状与新趋势

一、有限元法基本思想有限元法的基本思想是将结构离散化，用有限个简单的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据平衡和变形协调条件综合求解。

由于单元的数目是有限的，节点的数目也是有限的，所以称为有限元法(FEM，Finite Element Method)。

有限单元方法是迄今为止最为有效的数值计算方法之一，它对科学与工程技术的提供巨大支撑。

二、有限元法的孕育过程及诞生和发展▪在17世纪，牛顿和莱布尼茨发明了积分法，证明了该运算具有整体对局部的可加性。

▪在18世纪，著名数学家高斯提出了加权余值法及线性代数方程组的解法。

另一位数学家Lagrange提出泛函分析。

泛函分析是将偏微分方程改写为积分表达式的另一途经。

▪在19世纪末及20世纪初，数学家瑞雷和里兹首先提出可对全定义域运用位移函数来表达其上的未知函数。

▪1915年，数学家伽辽金提出了选择位移函数中形函数的伽辽金法方法被广泛地用于有限元。

▪1943年，数学家库朗德第一次提出了可在定义域内分片地使用位移函数来表达其上的未知函数。

这实际上就是有限元的做法。

▪20世纪50年代，飞机设计师们发现无法用传统的力学方法分析飞机的应力、应变等问题。

波音公司的一个技术小组，首先将连续体的机翼离散为三角形板块的集合来进行应力分析，经过一番波折后获得成功。

(Clough教授参与研究。

)▪20世纪50年代，大型电子计算机投入了解算大型代数方程组的工作，这为实现有限元技术准备好了物质条件。

▪1960年，美国加州大学伯克利分校的R.W.Clough教授在论文中提出了“有限单元”，这样的名词。

值得骄傲的是我国南京大学冯康教授在此前后独立地在论文中提出了“有限单元”。

三、有限元法计算方法及软件有限元计算方法作为一种技术更多的与FEM软件的发展紧密的结合起来。

方法不断更新，优胜劣汰，传承和发展。

在传统有限元分析的数值计算方法之中，有直接计算法(DirectSolver)与迭代法(Iterative 所谓快速解法)两种。

三维设计的应用现状和发展趋势研究

三维设计的应用现状和发展趋势研究导读：文章对石油行业、化纤行业等领域所采用的三维设计软件进行了简要的探讨与分析，明确了PDMS，PDS，PDSOFT这3种三维设计软件的特点与共通性，并指出当前我国在三维设计软件应用过程中存在的问题。

作者：王其松李爱花 | 来源：《无线互联科技》近些年来，随着计算机技术在各个领域中的应用，涌现出了一大批的新型技术，而三维设计技术也在这些新型技术当中脱颖而出。

三维设计技术通过计算机中的三维设计软件，能够将设计者所想象出的元件模型生动逼真地显示出来，从而使产品生产能依据三维模型作为指导基础进行生产，大大提高了产品的自身性能。

如今，三维设计技术己经在工程设计领域中得到了非常广泛的应用，并且发挥出了不可替代的作用。

但是，由于各行各业所使用的三维软件众多，功能也参差不齐。

因此，三维设计在各个领域当中的应用状况和发展也都有所不同。

本文通过对石油行业及化纤行业等主流三维设计软件的应用现状进行分析，对三维设计的发展趋势作出探讨。

1 目前我国三维设计软件的应用环境及软件分析在当前我国石油行业及化纤行业领域，其主流三维设计软件主要包括工厂设计管理系统（Plant Design Management System，PDMS），工厂设计系统（Plant Design System，PDS），三维工厂设计软件（Plant Design Software，PDSOFT）这3款软件，接下来笔者对这3款主流三维设计软件进行简要的分析。

1.1 PDS软件探究PDS三维设计软件是由CAD生产厂商进行开发的主流软件之一，它具有集成化的设计理念，其功能十分强大，不仅有许多设计模块，其数据库也较为完善，是一款具备多种功能的软件。

它能对管道模型进行设计，也能对设备模型进行设计，并且还具有平面图截取、形成材料报告等多种功能，并且其设计极为准确，具备高度的自动化与智能化。

如今，PDS被普遍的应用于碰撞和干扰检查，以此避免因设计失误发生碰撞或干扰问题。