基于擴展有限元法的洗浴輔具設計研究.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醫療服務有著巨大的需求，其中就包括在洗浴困難時對洗浴輔具的需要，即借助機械的結構和運動輔助個人的移動和洗浴等動作。而在這一過程中，洗浴輔具裝置會受到來自外界的力，經過力的循環加載，機械結構會發生疲勞失效甚至產生斷裂，而裂紋的產生會嚴重影響機構的使用壽命，嚴重時甚至會危及人的安全，因此對結構疲勞裂紋擴展的研究以及裂紋擴展壽命的預測具有非常重要的意義。
　　目前多采用基于

2、斷裂力學的有限元方法對裂紋進行數值模擬和分析，近年來興起的擴展有限元法是一種在傳統有限元法的基礎上進行改進，能夠求解非連續問題，處理局部變形和斷裂等復雜力學問題的新方法。其核心思想是用跳躍函數及裂尖漸進位移函數改進的形函數對傳統有限元形函數進行加強，來處理裂紋引起的不連續問題，使不連續場完全獨立于網格，解決了有限元法處理裂紋問題存在的弊端，簡化了裂紋擴展分析過程，提高了分析結果精度。
　　本文基于擴展有限元法，對洗浴輔具的升降裝置

3、在使用過程中因疲勞導致的裂紋產生及裂紋擴展進行了研究，主要研究內容如下:
　　首先介紹了擴展有限元的理論知識，介紹了斷裂的基本模型，擴展有限元法基于單位分解的基本格式，水平集方法以及擴充形函數的構造，然后介紹了J積分和應力強度因子，最后介紹了裂紋的斷裂判據。
　　然后對洗浴輔具的升降裝置進行了簡單的機構設計，確定采用滾珠絲杠作為傳動件，并根據現有洗浴床板及人機工程學原理，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