有限元分析在骨科中的应用及研究进展

• 作者: 张磊 杨曾静 林松青 王彬
• 来源期刊: 中国中医骨伤科杂志
• 学科: 医学
• 关键词: 有限元分析 骨骼系统 骨折固定 人工关节 文献综述
• 年，卷（期）: 2013,（4）
• 所属期刊栏目: 文献综述
• 页码范围: 69-73
• 页数: 5页
• 分类号: R68
• 语种: 中文

摘要

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.有限元法求解必须提供的已知条件有:节点数目、各节点坐标、单元数目和形态.材料的力学性能、边界条件、弹性模量和泊松比、外部节点的载荷.其基本步骤为:1)把连续体分成很多有限尺寸的单元,单元之间用节点连接;2)把单元的节点位移作为基本未知量,选择适当的位移函数来表示单元中的位移,并用节点位移来表示此位移函数;3)由位移函数求单元的应变,亦即把单元中的应变用节点位移来表示;4)通过材料的物理关系,把单元中的应力用节点位移来表示;5)将作用在单元上的载荷转化为作用在单元节点上的相当集中力,即等效节点力.应用最小势能原理,可求得单元等效节点力和节点位移的关系,即得单元刚度矩阵;6)由各单元刚度矩阵集合成总刚度矩阵,列出每个节点的平衡方程,得出以节点位移表示的平衡方程组;7)求解代数方程组,得出各节点的位移,根据节点位移求出各单元中的应力.