一种适宜于口腔、骨等结构应力分析的有限元辅助建模 及结果分析软件的开发和应用
核心提示:通用的有限元结构分析软件的前后处理功能对于结构形状规则,材料种类少的研究对象已非常适用,但对于直接应用于牙齿、关节等具有较复杂结构的研究对象来说,却具有较大的工作量和一定的难度。目前处理这类问题,或者是
通用的有限元结构分析软件的前后处理功能对于结构形状规则,材料种类少的研究对象已非常适用,但对于直接应用于牙齿、关节等具有较复杂结构的研究对象来说,却具有较大的工作量和一定的难度。目前处理这类问题,或者是简化模型以减低工作量(但往往会导致单元类型、形状、和节点数的不合理,降低计算精度);或者是手工仔细建模(但工作量极大,效率低、出错率高,导致研究成本和周期的大幅增加);或者是采用一些软件的自动剖分网格功能,但目前尚不成熟。
为此,本文自行开发了一套有限元分析前、后处理辅助软件。其中,节点位置由手工方法确定,结合节点代码形成节点坐标数据库,同时确定单元连接关系,由此形成单元连接关系数据库。计算后通过解读结果文件,以图象的方式,定点、定量地显示结果。
本文选取中切牙为研究对象,用CT扫描获得断层图象43幅,根据计算需要确定节点3923个,单元3820个。若沿用手工录入方式建模,则需要两个人耗时达240小时,其中尚不包括修改录入错误的耗时。而使用有限元前处理辅助软件则仅需一个人2小时左右即可完成。模型经计算之后,由后处理辅助软件解读结果文件,以图象的形式将结果标识在节点旁,与通常定性的颜色效果图相比更明了。
通过若干实际问题的应用,表明,该有限元前、后处理辅助软件改进了常用有限元分析软件在口腔生物力学等领域应用上的不足;提高了前、后处理的效率;降低了劳动强度;节省了大量的人力物力;大大缩短了研究周期;降低了研究成本。
蒋文涛(四川大学 建筑学院 生物力学所 成都610065)
蒲放(四川大学 建筑学院 生物力学所 成都610065)
樊瑜波(四川大学 建筑学院 生物力学所 成都610065)
陈君楷(四川大学 建筑学院 生物力学所 成都610065)
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