针对全髋关节置换术中采用的实体假体其高弹性模量与股骨弹性模量不匹配造成术后不良反应的问题,提出了一种能够根据股骨CT数据以及股骨受力情况进行宏微一体结构个性化参数设计,并能有效降低股骨应力遮挡效应的多孔结构股骨假体建模方法。以股骨应力遮挡率作为对比指标,比较了不同多孔结构在股骨假体应力条件下的适应性。实验结果表明多孔结构假体可以有效降低术后由植入物造成的股骨应力遮挡;主轴方向弹性模量较小、斜向弹性模量较大的多孔结构能够更好地适应股骨应力,具有较好的缓解应力遮挡的作用。

点阵结构是一种先进的轻质功能结构,在航空航天领域应用越来越广泛,设计出满足特定功能需求的点阵结构来拓展零件功能,是当前需要解决的关键问题之一。基于拓扑优化原理进行点阵结构的设计,对多种点阵结构的性能进行了仿真分析和物理实验分析,并对实验结果进行了对比。对主要受拉压应力的连杆填充相应的点阵结构进行轻量化优化设计,结果表明,采用点阵结构填充后的试验件质量减小了1/3,比刚度是原来的1.9倍。

点阵结构在航空航天领域有着巨大的应用潜力,其尺寸精度与功能特性密切相关。工业CT是对三维点阵结构进行尺寸特征检测的最佳选择之一。针对点阵结构的CT扫描数据提出了基于骨架特征的点阵周期性间距测量方法。通过网格收缩算法构建点阵结构的骨架模型。在此基础上,采用模板特征匹配法分离点阵单元并提取点阵单元中心点,实现点阵单元间距的测量。实验结果表明,骨架模板特征匹配法能够实现三维点阵结构内外尺寸特征的测量,具有效率高、稳定性好等优点。