基于擴(kuò)展有限元法的洗浴輔具設(shè)計(jì)研究.pdf

1、老年人及殘障人士在全世界人口中占有一定的比例，這類弱勢人群對康復(fù)醫(yī)療服務(wù)有著巨大的需求，其中就包括在洗浴困難時(shí)對洗浴輔具的需要，即借助機(jī)械的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)輔助個(gè)人的移動(dòng)和洗浴等動(dòng)作。而在這一過程中，洗浴輔具裝置會受到來自外界的力，經(jīng)過力的循環(huán)加載，機(jī)械結(jié)構(gòu)會發(fā)生疲勞失效甚至產(chǎn)生斷裂，而裂紋的產(chǎn)生會嚴(yán)重影響機(jī)構(gòu)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜叭说陌踩?，因此對結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展的研究以及裂紋擴(kuò)展壽命的預(yù)測具有非常重要的意義。
　　目前多采用基于

2、斷裂力學(xué)的有限元方法對裂紋進(jìn)行數(shù)值模擬和分析，近年來興起的擴(kuò)展有限元法是一種在傳統(tǒng)有限元法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，能夠求解非連續(xù)問題，處理局部變形和斷裂等復(fù)雜力學(xué)問題的新方法。其核心思想是用跳躍函數(shù)及裂尖漸進(jìn)位移函數(shù)改進(jìn)的形函數(shù)對傳統(tǒng)有限元形函數(shù)進(jìn)行加強(qiáng)，來處理裂紋引起的不連續(xù)問題，使不連續(xù)場完全獨(dú)立于網(wǎng)格，解決了有限元法處理裂紋問題存在的弊端，簡化了裂紋擴(kuò)展分析過程，提高了分析結(jié)果精度。
　　本文基于擴(kuò)展有限元法，對洗浴輔具的升降裝置

3、在使用過程中因疲勞導(dǎo)致的裂紋產(chǎn)生及裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容如下:
　　首先介紹了擴(kuò)展有限元的理論知識，介紹了斷裂的基本模型，擴(kuò)展有限元法基于單位分解的基本格式，水平集方法以及擴(kuò)充形函數(shù)的構(gòu)造，然后介紹了J積分和應(yīng)力強(qiáng)度因子，最后介紹了裂紋的斷裂判據(jù)。
　　然后對洗浴輔具的升降裝置進(jìn)行了簡單的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定采用滾珠絲杠作為傳動(dòng)件，并根據(jù)現(xiàn)有洗浴床板及人機(jī)工程學(xué)原理，確定升降裝置支撐板的尺寸和升降范圍，并以此尺寸為參考建