生物力学论文
研究生课程（论文类）试题
2014 /2015 学年第1 学期
课程名称：生物力学
课程代码：19000011
论文题目：气囊减重步行训练有限元分析
学生姓名：
专业﹑学号：生物医学工程
学院：医疗器械与食品学院
图3.1 创建新的分析项目
第三步、导入实体模型
A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，选择所绘制的底板的立体几何图。此时，A2
Geometry后的变为√，表示实体模型已经存在。
第四步、添加材料属性
Workbench主界面空白区域单击鼠标右键选择Engineering Data选项，进入材料库，在这里可以选择添加一些材料的属性。
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（Mechanical）。
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。
图3.2 地板结构
还有一种是由五个不同的单一零件装配成的装配体的结构（如下图所。
下面是组成装配体的不同的零件的结构设计。
图3.2.1 零件一
图3.2.3 零件三
图3.2.5零件五
图3.3 地板结构
比较一下这两种设计的不同以及在之后的工作中遇到的一些问题。
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Solid Works画图上面的不同。
图一是先确定一基准面好后。画一个长方形，直接进行凸台拉伸，形成一个整体的六面体，然后再针对各个部分进行切除拉伸，最后形成一个如图一所示的整体的立体图，这样一个几何图形，它虽然也表达了同样的效果，但终归是一个整体的立体图，在进行后续分析的时候一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，这样一个立体图它没有办法针对
图3.4 气囊结构图
根据本毕业设计的要求，气囊装置我就不做过多的介绍，因为在之后的分析时用不到气囊装置，因此绘图过程这里就不过多赘述，我们就简单介绍一下这个整体的气囊结构图。在如图所示的我设计的气囊的结构图里，上面的圆孔是用来给进行康复训练的下肢功能障碍患者通过所用，而其它的孔则是用来给其他装置进行配合的例如传感器、底板、气体发生装置等。
3.5 底板几何体的导入
图3.5 导入几何体
如果不用Solid Works画图的话，可以在此界面进行画图，当然这里我们就不提了。
添加材料属性
在进入到材料库界面时，在空白处单击鼠标右键进入到Engineering Data Sources界面，在这里我们选择A3项一般的材料，然后在Outline of General
图3.6 添加材料属性
在添加材料属性这一步骤中就可以体现出我所设计的两种结构的不同，在图3.2的结构设计中，只能定义一个材料，因为所设计的结构是一个整体，而在图3.2.1的结构中我们可以定义多种材料，因为它是一个装配体，可以针对单一的零件进行一些材料属性的添加。
在我所设计的正确的底板结构图也就是图3.2.1中，我们定义零件一的材料为一般的刚性结构（Structural Steel）；定义零件二的结构为高密度纤维
图3.7 网格划分效果图
图3.8网格划分效果图
3.8 计算求解
1.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，我们把底板当成一个跑步机的底板，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3.10 求解结果
系统自动求解后，用鼠标在分析树的Solution（B6)选项，会出现所有物理分析项目的Environment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Stress选项下的Equivalent Stress（von-Mises 命令，分析树中就会出现Equivalent Stress（等效应力）选项，用同样地方法Total Deformation（总变形）选项。然后鼠标右键单击Solution（B6)项，在弹出的快捷菜单中单击Evaluate All Results选项。这样我们所有的步骤都已走完，单击Equivalent Stress选项就会出现应力分布的色谱图，单击Total Deformation选项就会出现总变形的色谱图。
结果分析
图3.11对底板施加500N的压力时应力分布图图3.12对底板施加600N的压力时应力分布图图3.13对底板施加700N的压力时应力分布图图3.14 对底板施加800N的压力时应力分布图
图3.16 对底板施加500N的压力时的总变形
图3.18对底板施加700N的压力时的总变形
图3.19对底板施加800N的压力时的总变形
图3.20对底板施加900N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，一是因为材料属性的不同，零件一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
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