气囊减重步行训练有限元分析-生物力学论文 ㊣ 精品文档 值得下载

集中载荷作用点和位移约束作用点等。

位移协调性位移协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递相邻单元。

为保证位移协调，个单元的节点必须同时也是相邻单元的节点，而不应是内点或边界点。

相邻单元的共有节点具有相同的自由度性质。

网格布局当结构形状对称时，其网格也应划分对称网格，以使模型表现出相应的对称特性如集中质矩阵对称。

不对称布局会引起定误差点和单元编号节点和单元的编号影响结构刚矩阵的带宽和波前数，因而影响计算时间和存储容量的大小，因此合理的编号有利于提高计算速度。

但对复杂模型和自动分网而言，人为确定合理的编号很困难，目前许多有限元分析软件自带有优化器，网格划分后可进行带宽和波前优化，从而减轻人的劳动强度。

在本文中我才采取的网格划分方法时候六面体网格划分方法。

在尺寸控制方面我选取的网格划分目标的物理环境为结构分析，尺寸控制方面选取曲度细化的关联中心即中选取平滑过渡选取细化的跨度中心角选取最后的网格划分效果如下图和图所示。

其实，网格划分的尺寸控制还有种方法，就是直接定义最小单元格，每种划分方法都可以，最后的结果也都样，不影响后续的计算。

网格划分好后的节点和单元格数目的不同跟导入的几何体的尺寸大小有直接关系。

在图中共有节点个，单元格个。

在图中共有节点个，单元格个。

图网格划分效果图图网格划分效果图计算求解施加约束对有限元模型施加边界条件的原则就是在反映真实情况的前提下，对力和载荷进行合理的简化。

在施加边界条件的过程中还要具体情况具体对待，综合考虑模型结构分析目的试验数据等因素。

因此呢，我们把底板当成个跑步机的底板，也就是选择固定约束并且选择固定约束的面为其下底面。

图选择固定约束面施加载荷般有限元分析中的载荷包括边界条件和内外环境对物体的作用，可以分为自由度集中载荷面载荷体载荷和惯性载荷。

可以在实体模型上或者有限元模型上加载。

直接在实体模型上加载，独立于有限元网格的划分，重新划分网格或者局部网格修改是不影响加载的，而且操作方便，可以在图形中拾取。

但是无论采取何种加载方式，有限元分析程序在求解前都将转化到有限元模型上，因此，加在实体上的载荷将自动转化到其所属的节点单元上。

施加载荷应遵循的原则是简化越少越好。

使施加的载荷与结构的实际承载状态保持吻合。

在加载时，必须清楚各载荷的施加对象。

如果必须作简化处理是，必须忽略不合理简化的边界附近定区域内的应力。

除了对称边界外，实际中不存在的真正的刚性边界，实际上也不存在集中载荷。

值得注意的是在结构分析中集中载荷通常是向梁杆等构成的非连续性的模型施加的种途径。

对于由壳单元平面单元或者三维实体单元等构成的连续性模型，表不同压力下的底板上表面最大和最小应力通过求解得到的总变形的色谱图如下图对底板施加的压力时的总变形图对底板施加的压力时的总变形图对底板施加的压力时的总变形图对底板施加的压力时的总变形图对底板施加的压力时的总变形跟应力分布图不同的是，总变形最大的地方在施加载荷的上表面，是因为材料属性的不同，零件和零件五都是独立添加的属性，其形变较大也很正常，二是因为施加载荷的面我们选取的就是上表面。

综合上面几幅总变形的色谱图，我们可以到针对底板上表面总变形的分析结论如下表所示表不同压力下底板上表面的最大和最小变形底板总变形结果对底板施加的载荷最小变形最大变形总体来讲，不同的载荷不影响应力的分布，只是影响其值的大小，总变形也是这样，只是影响其形变的大小。

材料的不同则会直接影响应力的分布和形变分布。

总结本文主要做的是对气囊减重步行训练装置底板的有限元分析，经分析，可以得出以下结论在本文中所设计的两个地板结构中只有图的地板结构才符合设计要求和分析要求。

经过有限元分析，图的地板结构的应力小于材料许用应力，符合减重步行训练的要求近年来，减重步行训练越来越多的应用于临床方面，减重步行训练的发展也越来越迅速，但是仍然会存在些不足，希望减重步行训练的发展应用会更加全面化人性化普遍化。

参考文献页数不够，可续页王彤减重步行训练在康复医学中的应用现代康复，喻锦成，符俏减重步行训练在脑卒中康复中的应用进展海南医学，杜巨豹，宋为群，王茂斌减重步行训练在卒中后偏瘫康复中的应用中国脑血管病杂志，王斌，王静减重步行训练在国内的应用进展中国康复医学杂志厉建安减重训练的研究进展中华物理医学与康复杂志，凌桂龙，丁金滨，温正从入门到精通伍少玲，马超，曾海辉减重步行训练对脑卒中患者步行功能改善的作用中国康复医学杂志，赵婷，康继玲减重步行训练在卒中后偏瘫康复中的应用中国实用神经疾病杂志，，中载荷意味着存在应力奇异点。

但是在静力分析中，如果不关心集中载荷作用节点出的应力，根据圣维南原理，可以用等效集中载荷代替静力分布载荷。

添加在模型上这样虽然对载荷附近的局部特性有影响，而对整个结构的性能影响不大。

根据实际情况载荷的来源为下肢功能障碍患者的体重由于地心引力作用产生的重力作用。

我们的这款减重步行训练装置承重范围是。

根据公式我们可以粗略算出底板所承受重力式中为底板所承受的压力也就是我们所需要施加的载荷为患者的体重为重力加速度我们粗略统计下人对底板的压力。

这里呢，为了计算方便我采用的是粗略计算。

计算结果如下表所示表不同体重范围对底板产生的压力体重范围对底板的压力计算结果做好所有上述步骤后，就要开始对所分析项目进行求解，鼠标单击选项界面上方会出现其工具栏，然后单击下图中红色箭头所示的选项或者直接用鼠标右键单击选项用鼠标单击弹出的快捷菜单中的选项，系统会自己进行求解。

图求解结果系统自动求解后，用鼠标在分析树的选项，会出现所有物理分析项目的工具栏，而我们只需要分析其应力和总形变就行，所以，我们在其工具栏中选择选项下的命令，分析树中就会出现等效应力选项，用同样地方法添加总变形选项。

然后鼠标右键单击选项，在弹出的快捷菜单中单击选项。

这样我们所有的步骤都已走完，单击选项就会出现应力分布的色谱图，单击选项就会出现总变形的色谱图。

结果分析我们首先来分析应力的整体分布图，结果如下图对底板施加的压力时应力分布图图对底板施加的压力时应力分布图图对底板施加的压力时应力分布图图对底板施加的压力时应力分布图图对底板施加的压力时应力分布图我们首先来分析下应力整体分布图。

从上面几幅图中可以看出最大和最小应力位置是不会随着施加载荷的不同而发生改变的，随着改变的只是应力值得大小。

在应力最小的点的地方是结构设计中的零件二的部分，这个点没有直接受力，只是因为装配的原因而与其他部分相连，且是距离受力中心较远的点。

而图中应力最大的点是施加载荷的面与其他面的交点部分，这是因为接触和配合的缘故。

综合上面几幅图我们可以得到针对底板上表面应力分布的结论，如下表所示对底板施加的载荷底板上表面应力最小应力最大应力选的毕业设计的题目以及参考实物，我运用软件画出所要分析的底板的立体几何图如图所示。

第二步打开主界面创建个新的分析项目打开主界面双击选项，并用鼠标单击选项，并拖拽至项目下生成个关联分析项目如下图所示。

图创建新的分析项目第三步导入实体模型在栏的上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择命令，选择所绘制的底板的立体几何图。

此时，栏后的变为，表示实体模型已经存在。

第四步添加材料属性在主界面空白区域单击鼠标右键选择选项，进入材料库，在这里可以选择添加些材料的属性。

第五步划分网格根据实际情况和有限元分析的条件及要求选择适当的网格划分方式，在本文中我选取的网格划分目标的物理环境为结构分析。

第六步施加载荷与约束根据课题的要求和实际情况的需要选择适当的载荷和约束力。

第七步结构后处理在此步骤中可以添加等效应力等效应变以及总变形选项。

第八步保存与退出单击界面右上角关闭按钮，退出返回到主界面，此时主界面中的项目管理区中显示的分析项目均已完成。

在主界面中单击工具栏中的保存按钮，保存含有分析结果的文件。

底板的结构设计及介绍在做结构设计的时候我尝试着做了两种不同的结构设计图种是体化整体结构如下图图地板结构还有种是由五个不同的单零件装配成的装配体的结构如下图所示。

下面是组成装配体的不同的零件的结构设计。

图零件图零件二图零件三图零件四图零件五图地板结构比较下这两种设计的不同以及在之后的工作中遇到的些问题。

首先，在立体效果方面，两幅图大概差不多，都能表达减重步行训练装置的底板的效果。

其次，在用画图上面的不同。

图是先确定基准面好后。

画个长方形，直接进行凸台拉伸，形成个整体的六面体，然后再针对各个部分进行切除拉伸，最后形成个如图所示的整体的立体图，这样个几何图形，它虽然也表达了同样的效果，但终归是个整体的立体图，在进行后续分析的时候些缺点和不足也同样暴露出来，如在进行材料属性添加的时候，这样个立体图它没有办法针对个面或者个结构进行独立的定义，如果定义的话，只能是个整体的结构定义，这显然不符合我们的要求，也没有办法完成后续分析。

而图二不同，在这个结构图里我们很容易分辨每个小的单零件结构，虽然每个单零件都很简单，但是它们组合起来就不样了，这样的装配体在最后分析时证明其可行性。

因为，在用分析的过程中，添加材料属性时，我们可以选择单的零件结构进行独立添加，不同的部位可以随意添加我想要的不同的材料属性。

这样的话，就满足了分析的条件，可以进行后续的分析研究。

最终结果表明，图二所示的地板结构是正确的设计结构，而图是的模块，选择需要独立添加材料的零件，在选项下的后选择刚刚在材料库中添加的新的材料选择应用，这样我们就完成了整体的材料属性的添加网格划分在几何模型创建完毕后，需要对其进行网格划分以便生成包