王建平
- 作品数:15 被引量:30H指数:4
- 供职机构:河南理工大学机械与动力工程学院更多>>
- 发文基金:国家自然科学基金博士科研启动基金河南省高等教育教学改革研究项目更多>>
- 相关领域:医药卫生机械工程矿业工程石油与天然气工程更多>>
- 基于有限元分析的泥浆泵泵体结构优化设计被引量:7
- 2014年
- 研究泥浆泵泵体的应力分布,并根据分析结果对泵体结构进行优化设计,以提高泥浆泵的功率等级.首先,对1600HP型泥浆泵泵体基于1800HP工况的最大受力条件进行有限元分析.经过初步分析后,发现泵体的前连接板和主墙板发生应力集中,不满足材料的强度要求.据此对泵体结构进行优化设计,使其强度满足1800HP工况的强度要求,从而达到在不增加泥浆泵总体积和总重量的基础上提高泥浆泵的功率等级.优化后的1600HP型泥浆泵泵体满足1600HP到1800HP不同的工况条件,只需更换相应电机就能够适应钻井深度的增加,而且不需要进行相应吊装设备、辅助管网等装备的更换,有效地降低了陆地钻井平台的成本,提高了经济效益.
- 王建平赵冬冬史文涛刘何佳
- 关键词:泥浆泵泵体有限元分析优化设计
- 人体膝关节股胫关节运动特性分析被引量:3
- 2017年
- 目的分析人体正常膝关节和人工膝关节高屈曲活动下股胫关节的运动,为膝关节运动特性研究、假体设计提供参考。方法选取健康志愿者,利用CT和MRI扫描数据建立正常全膝关节三维有限元模型以及TKA术后有限元模型,采取三束股四头肌肌力非同步变力加载,模拟人体下蹲运动,以分析股胫关节的相对运动特性,并检索相关研究结果以便对比分析。结果获得正常膝关节以及TKA术后人体下蹲过程中股骨相对胫骨的三维相对运动数据,结果表明,TKA术前、后股胫关节相对运动的总体趋势相近,同时在前后位移、远近位移、内外位移、内收外展和内外旋等最大值方面存在差异;同时通过对比分析TKA前后股胫关节相对运动以及相关文献数据,发现结果存在不同程度差异。结论究其原因,正常膝关节相对运动差异主要在于股胫关节各个运动方向上和不同屈曲度时约束程度的改变;人工膝关节相对运动差异主要来源于膝关节型面和结构的改变;同时与坐标系的定义、在体和离体的差异、负荷加载的差异相关。本研究针对人体正常膝关节和TKA术后膝关节股胫关节运动进行有限元仿真分析,对膝关节运动特性研究具有一定的参考价值。
- 王建平梁军张雁儒符龙王猛张盼盼
- 关键词:膝关节全膝关节置换
- 三维图像配准及坐标变换膝关节运动分析在机构学中的应用
- 2022年
- 背景:对膝关节各组织的运动过程、运动数据、运动机制的研究,有助于根据其运动特性及生物力学特征,设计、改进膝关节假体,改善膝关节运动功能,以及避免运动损伤、提高运动成绩和延长运动寿命。膝关节的运动数据是研究其力学特性的基础。目的:根据膝关节的三维几何模型,求解膝关节在不同屈曲角度时胫股关节、髌股关节的运动数据,为机器人等空间复杂机构的运动分析、人工假体的力学分析及其设计提供新的研究途径和参考方法。方法:首先,采用CT数据得到人体静态下屈曲0-120°范围膝关节典型相位的三维点云;其次,提出将三维图像配准和坐标变换相结合的方法以精确分析膝关节的相对运动。将不同屈曲位的膝关节各部分如股骨、胫骨、髌骨三维图像及其坐标放在同一坐标系下,分别建立膝关节各骨组织的正交坐标系,通过绕运动坐标系的Z-Y-X欧拉角方法进行坐标变换来研究膝关节的运动。结果与结论:(1)分别得到了膝关节屈曲0-120°范围内的胫股关节、髌股关节在5个自由度下的运动数据,为膝关节的力学特性及假体设计的研究提供支撑,适用于机构学中复杂运动形态运动副的运动分析;(2)该研究所提出的方法基于多静态离散医学影像进行人体运动的测量和分析,既能够利用既有的CT扫描设备和现有软件,设备成本低、方法简单易学;同时获得较高的测量精度,其精度误差小于1 mm。
- 王建平张晓辉余进伟魏绍亮张新民许幸新曲海军
- 关键词:机构学三维图像处理图像配准膝关节生物力学
- 全路面起重机整车多领域建模及操纵稳定性仿真分析
- 2016年
- 基于MWorks仿真分析平台,建立了包括车身、轮胎、路面、转向、动力总成、液压等系统在内的QAY220型全路面起重机整车仿真模型。然后应用该模型进行了起重机正常转向、蟹行转向和后桥锁定转向3个工况的操纵稳定性仿真。仿真结果表明仿真模型具有良好的操纵稳定性。
- 王建平张盼盼王猛符龙赵烜闫池辉
- 关键词:全路面起重机多领域建模操纵稳定性
- 全文增补中
- 1800HP型泥浆泵泵体有限元仿真分析与结构改进被引量:1
- 2017年
- 首先建立了1800HP型泥浆泵泵体三维模型,然后对泥浆泵泵体进行3种工况的有限元静力仿真分析。结果表明,泥浆泵泵体后隔板的连接板附近和连接板焊缝处出现应力集中,且最大应力超出所用材料的屈服极限,不满足设计和工作的要求。根据有限元分析结果对泵体结构进行改进,并对改进后的泥浆泵泵体进行有限元仿真分析,改进后的泥浆泵泵体和焊缝的应力集中情况得到明显改善,泵体的整体强度得到加强,增加了泥浆泵工作的可靠性和稳定性。
- 王建平张盼盼王猛符龙赵烜闫池辉
- 关键词:泥浆泵泵体有限元分析
- 极性界面对海藻酸钙凝胶单元形态与降解性能的影响
- 2022年
- 生物支架的降解直接影响其结构、功能及所装载细胞的存活率。以海藻酸钠为原料,氯化钙为交联剂,制备海藻酸钙水凝胶生物支架;通过交联剂溶剂中异丙醇(IPA)与去离子水(DW)比例的变化,获得不同极性条件的同轴反应流界面,从而影响海藻酸钙凝胶的凝胶单元聚集形态,考察界面极性对其降解进程的调控能力。结果表明,随着交联剂中IPA比例的增加,溶剂极性指数由9.0渐变至3.9;随着界面极性的减弱,所制备纤维的微观凝胶单元,越呈现有序性;有序而密实的凝胶单元形态减缓海藻酸盐纤维的降解速率,第5天DW基纤维支架的质量损失率为91.16%,而IPA纤维支架为73.86%;凝胶单元越致密,溶胀度越低,而溶胀平衡对降解进程有迟滞作用。
- 李瑜申永彬卞平艳王建平
- 关键词:海藻酸钠水凝胶胶束降解
- 泥浆泵液压缸受力仿真及其实验分析被引量:1
- 2016年
- 为了研究液压缸工作时的静态特性,以1800HP泥浆泵液压缸为例,运用UG、Hyper Mesh和ABAQUS建立了泥浆泵液压缸的三维仿真有限元模型,并对其工作过程进行了静态仿真模拟。由仿真分析结果可知:液压缸在工作过程中,液压缸缸体中段部分受到的应力最大,出现较大变形。为了验证仿真分析结果的有效性,运用了TST3822静态应变分析系统进行了试验验证,两者结论基本吻合,验证了仿真分析结果的有效性。同时基于试验结论提出了液压缸的结构改进。该项研究不仅对优化液压缸的工作性能具有重要的参考价值,而且为液压缸的静态建模,仿真和试验提供了新思路。
- 王建平王猛张盼盼符龙梁军赵烜闫池辉
- 关键词:液压缸应力应变试验验证
- 三维图像配准技术构建膝关节及周围软组织曲面数字化模型被引量:1
- 2023年
- 背景:随着现代工业、现代国防以及现代医疗康复产业的发展,仿生设计与制造技术蓬勃兴起,该技术常以各类生物体及其组织为研究对象,模仿其几何外形、力学性能等指标,进而得以逆向设计与制造各类人工合成产品,其中几何外形特别是曲面建模技术的有效仿生是其中的关键一环。目的:以人体膝关节为例探讨曲面建模实践应用技术,建立人体膝关节几何解剖数字化模型,为膝关节生物力学特性的研究提供支持,同时为仿生设计的复杂曲面建模提供了一种有效的教学与研究模式。方法:利用膝关节CT扫描图像和MRI图像,通过医学影像处理技术分别获取骨组织及软组织轮廓的点云数据及其逼近曲线,并分别重建骨组织及软组织的膝关节实体模型。最后基于三维图像配准技术,将各软组织组装配于骨组织实体模型上,形成整体膝关节三维模型。结果与结论:通过3D医学影像技术构建了同时包含各骨组织和韧带、半月板、肌腱等主要软组织在内的膝关节复杂几何曲面解剖数字化模型。
- 张晓辉张明军王建平曲海军柴乐李瑜张新民
- 关键词:曲面建模医学影像处理图学教育图像配准膝关节
- 正常膝关节和人工膝关节髌股关节高屈曲运动特性及其比较分析被引量:5
- 2016年
- 目的分析人体正常膝关节和人工膝关节高屈曲活动下髌股关节的运动,为膝关节髌股关节运动特性研究提供参考。方法建立包括膝关节骨组织和主要软组织在内的正常膝关节以及人工膝关节的动态有限元模型,采用三束股四头肌肌力非同步变力加载的方式,对膝关节下蹲运动中髌股关节的运动特性进行研究,并与相关研究结果进行对比分析。结果通过有限元分析,获得高屈曲膝关节三维运动的相对运动参数。髌股关节在位移和旋转均呈现出相同的运动趋势,同时,存在局部的差异,在低屈曲时,人工髌股关节表现出先外倾后内倾的运动趋势,而正常髌股关节表现出持续内倾的运动特性。结论通过仿真和对比分析,人体髌股关节的运动数据总体趋势近似,同时存在差异。对于正常膝关节,差异的原因主要在于髌骨运动各个方向上和不同屈曲度时的约束程度的改变;对于人工膝关节,差异主要来源于膝关节型面和结构的改变,以及坐标系定义、在体和离体差异、负荷加载差异。
- 王建平符龙张雁儒梁军张盼盼王猛
- 关键词:髌股关节动态有限元模型
- 基于MATLAB的人体膝关节运动捕捉测量与分析被引量:8
- 2020年
- 采用MATLAB软件对人体膝关节的运动进行分析处理。首先,编写程序处理运动捕捉测量的人体下肢标记点坐标数据,并进行插值修补;其次,根据所得到的人体下肢运动过程骨性标记点的坐标数据,利用骨性标记点建立人体股骨和胫骨局部坐标系;最后,通过坐标变换,计算人体下肢运动中膝关节股胫关节的屈曲伸展、内收外展和内外旋。对健康志愿者的下蹲和上楼梯动作进行运动捕捉测量,应用所设计的方法对获得的人体膝关节运动数据进行计算分析,验证该方法的可靠性和准确性。结果表明,采用MATLAB软件编程处理的方法,能够快速、准确地对人体膝关节运动数据进行处理,并得到人体膝关节股胫关节的运动学特性,这为人工膝关节假体的设计与优化提供了参考。
- 王建平赵烜胡海吴良益郭栋李瑜
- 关键词:膝关节MATLAB运动学