ANSYS生物医学工程应用.pdf

ANSYS技术在生物力学的应用进展 © 2012 PERA Global 目 录  生物力学与ANSYS技术  ANSYS技术在生物力学的应用案例  ANSYS技术发展趋势  总结 © 2012 PERA Global 2 生物力学  生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的 生物物理学分支  生物力学是解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等多种学 科相互结合、相互渗透而形成的一门新兴交叉学科。  研究范围：生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)  研究对象的不同 – 生物结构力学 • 骨，口腔，软组织等 – 生物流体力学 • 血液，组织液等 – 运动生物力学 • 多刚体，体育，步态等 © 2012 PERA Global 3 生物医学的发展趋势驱动医疗设备的研发 s t a e r h T Increased Regulation No Mercy for Failures s e i t i n u t r o p p O Ageing Population Rising Health Care Cost Accessible Health Care © 2012 PERA Global 4 计算机辅助工程（CAE）  CAE软件是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工 程科学、工程管理学与现代计算机科学和技术相结合，而 形成的一种综合性、知识密集型信息产品。  CAE软件广泛应用于各个行业领域  CAE软件分类 – 有限元计算软件 – 计算流体力学软件 – 电磁学计算软件 © 2012 PERA Global 5 有限元方法概述 • 有限元方法（FEM） – 一种将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合，以求解连续 体力学问题的数值方法。 – 有限元方法就是把复杂形体用大量简单形体堆积，先处理简单的形体， 在推演处理复杂的形体，使得复杂问题简单化； – 这每一个简单形体称为一个单元，单元越小，堆积出来的形状越接近 真实形体； – 有限元方法解决问题时首先将复杂的形体划分成网格，每个网格就是 一个单元，网格分的越细，计算越精确。 © 2012 PERA Global 6 有限元方法应用 – 凡是场的问题，都可以用有限元方法来完成 • 结构/位移场：飞机的振动，汽车的疲劳 • 热/温度场：电子产品的发热，钢材的加热 • 电磁/ 电磁场：变压器，波导，天线，隐身 • 流体/流场：飞机的气动，加热炉内的燃烧 © 2012 PERA Global 7 计算流体力学概述  计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是 使用数值方法在计算机中对流体力学的控制方程进行求解，从 而可预测流场的流动。 