德甲app

海克斯康制造智能

查尔姆斯理工大学和Parnell工程咨询公司使用海克斯康模拟仿真技术推动医学创新

面临的挑战:

在本文中,我们展示了一些有趣的采用 MSC Nastran 和 MARC 的案例分析,从中可以了解如何在医疗行业充分利用有限元分析,并通过仿真让创新更上一层楼。

在五种感觉中,听觉是感知周围环境并进行沟通的关键一环。耳的整体功能是将物理振动转换为神经脉冲。换句话说,是将声音产生的振动转换成耳内的电信号,由脑部的中枢听觉系统进行处理。

在车辆、机床、航天器、建筑物乃至卫生器材的所有设计、实施及维护过程中,结构分析都是其中的关键部分。

德甲app与其他助听器相比,骨锚式助听器(通常称为 BAHA)可以为患者提供更高水准的用户满意度。

借助于有限元法(FEM)之类的计算力学,可以先改进骨锚式助听器的性能,然后再制作真实的昂贵实物模型。

德甲app查尔姆斯理工大学的在读博士 Lena Kim 建立了一个人体头部三维有限元模型进行研究,利用 MSC Nastran 的有限元结果与实物测试进行关联,从而有助于降低骨锚式助听器的成本。

在该研究中,开发了一个有效的人体头部三维有限元模型,藉此采用 MSC Nastran 研究并仿真骨传导声音的振动模式。

德甲app有限元分析模型能让我们研究影响骨传导途径的因素,找出产生听觉振动水平的正确位置,并针对患者的具体情况进一步优化装置。

结构分析,尤其是第一步的模态分析,在声音和振动分析中有着重要作用。通过模态分析,可以找到系统在没有外力和阻尼情况下的固有频率和振型(振动形状)。模态分析的结果表征了结构的基本动态特性,并揭示了结构在动态加载下的响应方式。

有限元分析采用若干种不同类型的单元来贴近几何形状或原始模型。通过分析单元的整体行为来获得所关注结构的行为。图 4 中的流程图图示了从真实模型到结果可视化的过程。这些步骤中的每一步都需要几套商业软件,其中包括用于结构分析的 MSC Nastran,Beta CAE 的预处理器和后处理器 ANSA 及 Meta-post。

用市售的结构分析软件 MSC Nastran 对动态频率响应进行仿真。在该模型中,通过 Nastran 代码的形式来分配负载、频率范围、分析输出及阻尼系数。该研究中进行了两种类型的分析:简正模分析和频率响应分析。

德甲app对替代颅骨表面的响应进行仿真,其输出为机械点阻抗的速度。将试验数据与采用 MSC Nastran 的点质量方法得出的结果做对比,结果显示与试验数据非常吻合。

德甲app最后,在机械点阻抗处(MPI)用 MSC Nastran 对头部模拟器模型进行频率响应分析。结果非常符合非结构质量(NSM)和流体结构(FS)模型中的实物试验数据,反共振频率约为 75-90 Hz;振幅水平只有 5% 的差异。 该研究证明,有限元分析结果非常接近实物试验,因此可以降低骨锚式助听器装置的成本。


来自海克斯康的解决方案:

采用碳纤维复合材料的假肢脚:设计、仿真及试验

假肢代表了先进的生物医学装置技术领域,所使用的假肢采用了先进的航空航天级复合材料。采用碳纤维复合材料开发假肢脚为许多截肢患者恢复充满活力、喜好运动的生活方式铺平了道路。通过结合先进的材料,了解复合材料的设计和特殊刚性以及航空航天制造技术,最终可以得到具有逼真的弯曲度、“弹性”及强度的假肢。这些栩栩如生的假肢与旧时跛脚海盗的“木腿”或“残肢”有着天壤之别!这一技术已取得长足的进步,安装了复合材料制成的脚和腿的赛跑者甚至有资格参加奥运会!

好动的用户需要“富有弹性”、结实耐用的假肢。制作此类假肢的主要难题包括疲劳耐久性以及强度、刚度和重量之间的平衡。

德甲app假肢脚需要能够适应各种地形、轻便、具有优异的减震性能和出色的能量回馈。复合材料在轻量化过程中有着举足轻重的作用。来自 Parnell 工程咨询公司的 T. Kim Parnell 博士采用 MSC Marc 对足跟设计进行有限元分析,尝试不同的材料属性并提出了最佳设计。

模型用 MSC Marc/Mentat 进行描述,其中接触体的定义方式为:足跟、聚氨酯为柔性接触体和过载,假定龙骨为刚性,并将材料定义为符合 Tsai-Wu 失效准则的复合材料,然后对两种聚氨酯构型结果进行对比,以便提出最终设计。

德甲app使用 Marc 进行了分析,得出的结论是:1/8" 厚的短聚氨酯足跟会导致足跟弯度增大并且更柔韧;而对于 1/16" 厚的长聚氨酯足跟,由于足跟接触更均匀,因此足跟弯度下降,并且由于较早接触龙骨,因此有着更强的刚性反应。

将两种足跟类型的不同结果进行了对比,得出的结论是:由于较早与足跟二次接触且较早与龙骨接触,因此建议的 1/16" 长足跟刚度更大。1/16" 长足跟的刚度是逐渐增加的,即使在相同的位移条件下足跟的应力结果也有所改善,因此可以承受更高的负载。

总之,采用 MSC MARC/Mentat 加实物试验的仿真方式有助于更好地理解分层失效模式。


客户简介:

查尔姆斯理工大学和Parnell工程咨询公司