新材料作文的三维分析

关键词： 基体 界面 力学性能 材料

新材料作文的三维分析（精选五篇）

新材料作文的三维分析 篇1

三维编织复合材料主要由纤维与基体构成, 拥有各种优越的力学性能, 所以在各种高科技领域 (如航空、航天等) 被广泛应用。位于界面附近的纤维和基体材料不同, 导致界面处力学性能的不同, 对材料的各项力学性能都有影响, 特别是抗冲击、切、断裂、层间剪、波的传播以及抗湿热老化等性能。

对材料的宏观力学行为具有较大影响的就是纤维和基体连接处界面的拉拔性能。王红霞[1]分析了纤维和基体在纤维拉拔过程中, 在完全脱粘等界面下具有的应力状况。依据最小势能原理, 刘鹏飞[2]等推导出了当纤维脱粘拔出时在界面处产生分离的过程中能量释放率的应力函数。所以, 针对三维编织复合材料界面的拉拔性能进行研究, 对于提高材料的整体力学性能具有重大意义。

2 三维编织复合材料纤维/基体界面的性质

在纤维结构设计好后通过注入基体就可以形成三维编织复合材料的预制件, 而纤维与基体之间的界面就是固体-液体界面与固体-固体界面之间的转化。纤维与基体之间就会物理和化学作用, 因此可以看出纤维和基体之间的接合就是在界面转化的过程中通过产生一系列的化学反应 (因化学键具有摩擦粘附的功能) 和“钉扎”的机械作用使纤维与基体在界面处结合得更稳固。

对于三维编织复合材料来说, 纤维和基体都要受到载荷的作用并且在载荷的作用下发生变形, 当该材料受力时, 因构成纤维、基体的材料各不相同, 所以在界面处会产生应变差, 继而产生界面剪应力。这个界面剪应力是要经过一定的传递长度以后, 才会使基体材料与纤维的变形达到一致, 因变形不一致产生的界面剪应力和应变差才会消失。

3 纤维/基体界面拉拔的力学分析

界面上应力传递采用剪滞模型分析, 主要原理是其界面上的剪应力平衡纤维所受到的轴向应力。运用剪滞方法的前提是假设纤维只受到轴向力作用, 而纤维基体与界面只受到剪切力作用[3]。

根据Cox提出的理论, 纤维与基体具有以下特征: (1) 各向同性; (2) 纤维的端头效应可以忽略不计; (3) 材料在界面处牢固粘结。由剪滞模型得到纤维轴向拉应力σf和界面剪应力τ:

其中, ε0-材料系的整体应变, 假设为恒定值;β-编织角;H-界面特征参数;υm-泊松比;Ef-纤维弹性模量;rf-纤维半径。

通过推导计算得出:

其中, σb表示拔出应力。由此可知, 在总体坐标系下, 纤维所受的剪切应力和轴向应力在横轴方向变化的速率, 弯曲纤维大于直纤维。剪切应力和轴向应力随着x值的增大呈指数减小。

3 纤维/基体界面的应力传递分析

从界面力学分析的角度看, 界面就是组成复合材料的各组成部分之间的分界线。在分析界面处的应力时, 不仅要考虑外部的边界情况和受力情况, 还要考虑处于内部各界面具有的边界条件。因此, 在界面处的受力情况比较复杂, 材料的破坏经常发生在力学参数复杂的界面处或其邻近部位。为了简化分析过程, 在本章中假设材料内部不存在裂纹, 材料为线性体, 假设界面的粘结处结构是无缺陷的, 只在弹性范围内计算, 而且, 温度残余应力产生的影响也忽略不计。仅研究纤维基体中埋入不同深度时以及受到不同载荷时界面位置的应力分布情况[4,5]。

为简化计算步骤, 只针对小段纤维和基体进行研究, 分析其受力情况, 图1反映的就是在纤维拉拔模型中施加载荷的参数:L=10mm, l=5mm, D=6mm, d=2mm。按组划分各材料参数如表1所示。

3.1 不同纤维埋入深度的影响

埋入基体中的纤维如果具有不同的深度, 那么其界面路径上的各项参数就不同, 故对上述情况也需要预测。图2是纤维分别在2mm、4mm、5mm、6mm、8mm这5种埋入深度下所产生的应力、应变及位移, 这些图可以反映出在界面路径上的分布情况, 载荷大小为600MPa。

由图2 (a) 中看出可能产生应力集中的位置是拐点和结合点处, 其中, 埋入深度为2mm的X向应力σ2Xmax=782.3MPa大于其他埋入深度的σ4Xmax=672.9MPa, σ5Xmax=666MPa, σ6Xmax=663MPa, σ8Xmax=658MPa, 因此可以得出X向最大应力与埋入深度成反比, 而且纤维产生的应力集中的大小也与埋入深度成反比。图2 (b) 可以看出对于纤维的各个界面, 垂直于界面的应力对于远离应力集中区域的界面产生的影响较小。图2 (c) 中, 在远离应力集中区域的界面上产生的剪应力基本保持为一个恒定数值。图2 (d) 对应于X方向产生应力的变化情况, 图2 (e) 对应于剪应力的变化情况, 因为基体的性能取决于材料的属性, 所以其产生的应变大于纤维, 应力集中区也如此。分析图2 (f) 中的曲线可以看出, X向的位移随着纤维埋入深度的增大而趋于平缓;8mm是纤维埋入深度的最大值, 五个X向位移的最大值中8mm的最小, 而8mm的在五个最小值中最大。

3.2 不同载荷下的影响

在没有引起断裂或者出现裂纹的情况下, 应力及应变等参数是否随着载荷的变化而变化。图3为在分别承受五种不同载荷时路径上产生的应变、应力及位移的具体情况。

通过分析图3, 得知纤维/基体界面处的应变、应力及位移随着载荷的增大而增大, 其影响曲线的变化规律是一致的, 只是数值不同, 这就说明在没出现断裂或裂纹的情况下, 应力、应变和位移沿着界面路径的变化趋势是一样的。

4 结论

三维编织复合材料基体界面的拉拔性能直接决定了材料的整体力学性能。本文针对三维编织复合材料, 在纤维/基体界面受力分析基础上, 以小段纤维的结构建立了拉拔模型, 并采用有限元分析软件对拉拔模型进行了分析, 得到了不同载荷与不同埋入深度分别对纤维/基体界面应力、应变和位移的影响规律。通过对结果的深入分析, 对于进一步改进三维编织复合材料的工艺流程及提高使用性能有一定的指导作用。

参考文献

[1]王红霞.纤维增强复合材料界面力学性能的细观有限元分析[D].太原:太原科技大学, 2008.

[2]刘鹏飞, 陶伟明, 郭乙木.纤维拔出时界面分离能释放率的应力函数分析[J].中国有色金属学报, 2006, 16 (2) :168-173.

[3]卢子兴, 杨振宇, 刘振国.三维四向编织复合材料结构模型的几何特性[J].北京航空航天大学学报, 2006, 32 (1) :92-96.

[4]杨振宇, 卢子兴, 刘振国.三维四向编织复合材料力学性能的有限元分析[J].复合材料学报, 2005, 22 (5) :155-161.

三维礼仪汇报材料 篇2

——东关街道中心小学学生行为规范示范学校争创纪实

东关小学地处城乡结合部，针对学生实际，学校以争创市学生行为规范示范学校为契机，以礼仪教育为突破口，切实开展卓有成效的三维礼仪教育活动，努力提升学生礼仪素养，促进行为规范，开创了学校德育工作新局面。

一、诵经典、学礼仪、抓养成，让礼仪之树在校园扎根

制定规范，明确要求是礼仪教育的前提。学校在去年学期初就召开动员大会，印发《东小学子礼仪规范细则》，要求每位学生熟记于心。在此基础上，积极倡导学生树立“十个文明形象”。学校还在校门口开辟礼仪主题墙，宣传窗开设礼仪专题栏，班级门口设立班级特色礼仪榜，走廊、过道、花坛等设立温馨简洁、朗朗上口的提示语，让学生在耳濡目染中知规范、懂礼仪、讲文明。

全体教师以身作则，率先垂范，互相配合，主动补位，及时反馈，形成合力。在此基础上，一个中队、年段攻坚实践，政教、少先队核心指导，各线处室合力助推的三维网络细胞业已成型。同时学校创设三维活动载体，夯实三维训练机制，完善三维评价体系，引入三维评价方案，将礼仪行规教育落到实处。

1.创设三维活动载体

（1）诵读礼仪经典，让礼仪在唇齿话语间留香

利用清晨的经典诵读时间，诵读《弟子规》以及校园、家庭、社会礼仪三字经，让礼仪入口入心，从而潜移默化影响自己的言行。

（2）开设礼仪学堂，让礼仪在举手投足中绽放

通过电视录像，让孩子们学习各种基本礼节。

（3）开展礼仪行动，让礼仪在身体力行里升华

将学生行为习惯养成纳入值周检查系统的重点，让礼仪好习惯在具体实践、表彰、提醒中扎实的植入每一个孩子的心田。

2.夯实三维训练机制

（1）日理一角，让礼仪在细节养成中潜移默化

首先给书包减负，着重推出学生个人书包、抽屉整理法，要求每天利用三分钟，整理自己的书包、抽屉，做到书包统一进抽屉。同时还推出教室物品摆放守则，明确并统一了教室内每一样物品的摆放位置与要求，通过开展“日理一角，舒心班级评比活动”，督促每一位孩子从细节做起，从自己身边的一隅做起，培养学生良好的物品整理能力。

（2）周争一徽，让礼仪在争先创优中激情涌动

少先队推出特色争徽行动。每周孩子们积极实践礼仪行规要求，达标了获一枚礼仪章，集齐八枚纸章，可换一枚礼仪之星的胸章，集齐十六枚则可领取一张礼仪好少年证书。同时每个班级门口设中队特色牌，包括小组争章栏，班级荣誉栏目等，这样从个人到小组到班级，形成了一个争徽热潮，礼仪行规实践也就在这争先创优中激情涌动了。

（3）月养一习，让礼仪在主题实践中铭刻心田

学校每月确定一个礼仪行为养成重点，明确主题，制定方案，切实行动，将养成教育落到实处。如去年十一月，我们的主题活动为“珍爱明眸，毓菁亮眼大行动”。全校上下全体总动员，总务处改善教室光线；教务处减轻课业负担；科学组编写科学食疗护眼方案；政教处，分发护眼倡议书，全体学子更是积极响应，学习新眼操，诵读写字歌，时时刻刻规范自己的读书写字姿势，用实际行动珍惜爱护自己的双眼。

又如今年二月是“卫生养成月”。第一周：迎新大扫除；第二周：开展弯腰行动；第三周，针对校园门口早餐现象，开展告别校门口早餐，健康营养每一天活动；第四周则开展“个人卫生，干干净净迎接每一天”活动，要求每一位孩子，关注个人卫生，勤剪指甲勤洗澡，力求成为一个干净整洁，端庄大方的毓菁学子。

3.完善三维评价体系

完善评价体系，构建奖励机制，引导每个班级在礼仪行规践行中周争红旗班，月评示范班，年争明星班；引导每个学生周竞班级之星，月评年级礼仪小明星，学期争当学校礼仪示范星。

同时推出三大系列荣誉：（1）综合荣誉，包括三好学生、礼仪示范生；（2）单项荣誉——推出“十佳百星”评比，包括毓菁小孝星、礼仪小明星社区实践星等，让学生个性飞扬；（3）高端荣誉——东小十佳求是风云少年。去年十二月第一届求是风云少年评选轰轰烈烈开展，榜样的力量在每一个东小学子心中激荡。

4.引入三维评价方法

引入过程性评价，创编《毓菁学子求是成长录》关注学生成长每一个点滴，每一个脚印，引领更好更快的发展。成长录中设计了周礼仪实践评价表，利用每周四中午的德育主题时间，要求学生对照礼仪细则，进行自我评价与同学互评，撰写一周励志心语；引入诊断性评价：在《毓菁求是成长录》中一月回眸专栏，引导孩子回顾、盘点一月中自己的优点与不足，思考原因，提出改进方法，争取下月进步，同时每月增设家长评价表，就每月孩子在家礼仪行规情况作如实评价，并请家长撰写殷切寄语，帮助孩子改掉陋习，向好习惯进军；同

时，改革终端评价，推出《东小学子科学发展评价单》，对校园、家庭、社会礼仪行为习惯进行系统性评价，这样全方位立体式地推进学生行为习惯的养成，助推每一位学子健康幸福成长。

二、尊父母、记亲情、践孝道，让礼仪之花在家庭绽放

我们将行规礼仪教育的触角伸向家庭，让礼仪温暖着家庭的每一个角落。

1.阅读孝亲故事，铭记家庭礼仪

利用地方课程，引导品读《孝德故事》。同时，学校开辟 “二十四孝 ”故事专版，孩子们常驻足在那儿，细细品读，用心感悟孝德文化。

同时利用家长会，师生共同讨论良好习惯对孩子幸福成长的助推作用，家校携手共同培育学生良好的行为规范。

2.记载感恩档案，定格美丽亲情

政教处设计编印了《毓菁学子亲情档案》。第一页记上爸爸妈妈的姓名、生日、兴趣爱好，中间穿插了一首首温情的亲情诗歌、名言，或是一个个感天动地的孝德故事，让中华孝文化潜移默化地影响、滋润孩子的心田。

孩子们用稚嫩的笔，用敏感的心，记下了日常生活中那一个个暖人的亲情细节，这是和奶奶相依为命的张琴同学们记下的心声。

3.举行感恩演讲，共沐家校亲情

学校利用家长开放日活动，邀请了演讲大师范宏伟老师，举行了《感恩，我们在行动》大型激情演讲。

催人泪下，发人深省的故事，震撼着在场的每一个孩子，孩子们的心灵受到了前所未有的洗礼，他们纷纷跑到自己的爸爸妈妈身边，哭着向他们感恩，哭着让他们原谅自己不小心犯下的错。

泪水、感动、真情、欣慰交织在一起，全场成了一片情的海洋，爱的世界！感恩之情涤荡着在场所有人的灵魂深处。

4.承办圆梦行动，放飞满腔孝心

学校还承办了“放飞孝心，实现愿景”圆梦行动，圆梦现场，21位孝心天使讲述亲情故事，述说亲情愿望。

今年上四年级的钟雪飞，爸爸被查出患了急性白血病，妈妈要照顾家里不能出门赚钱，只能靠缝雨伞赚取加工费。趁着这次孝亲敬老圆梦行动，钟雪飞给妈妈写了一封信，坐在妈妈倾听着孩子写给她的这封信，不知抹了多少次眼泪。这样的画面一幕又一幕，一个个动人的瞬间串起了整场圆梦大会。

5.实施感恩行动，报答父母恩情

学校引导孩子践行家庭礼仪常规，开展“算算亲情账，感知父母恩”主题

教育活动，还组织学生用心完成了一份特色作业，即“五个一”感恩作业：为父母长辈洗一次脚；捶一次背；干一次大扫除，做一份爱心餐，给父母写一封感恩信。

通过一段时间的“孝亲敬老”宣传教育，东小涌现出了一大批优秀的 “孝星”。一粒孝的种子已在东小学子心田生根、发芽、吐露迷人芬芳„„

三、做标兵、寻乡根、树求是，让礼仪之香在社区传扬

社区是学生最好的实践基地，我们充分利用各种资源，寻找各种途径，走进社区，践行社区礼仪，同时利用寒暑假，开辟社区实践“幸福直通车”，引导孩子在社会生活中体验实践“礼仪”的魅力。

1.做礼仪标兵，扬毓菁风采

孩子们在社区传唱礼仪童谣，宣传普及礼仪知识，播撒礼仪的种子。

开展“小学子文明礼仪大视野”活动，引导关注社区礼仪万象，用心灵摄像机拍摄、记录，举行“礼仪万象”摄影、征文、漫画作品展。

与社区联动，开展卫生、环保、帮老、助残、文化、娱乐系列礼仪活动。孩子们的风采在社区的星空里璀璨辉煌!

2．树求是精神，做真善美学子

作为竺可桢母校，寻百年毓菁根，扬竺可桢“求是精神”，做“真善美”东小人，是我们永远的追求。在践行社区礼仪方面，我们也努力以“求是”为核心精神，开展丰富多彩的系列活动。

三月，东小学子迎来了他们的“求是寻真月，春日温暖行”活动。在本次系列活动中，东小的学子们积极了解雷锋生平，践行雷锋精神，寻找身边的雷锋；他们义务清洗社区内公用的体育健身器材，打扫街道，更是为老年活动室的老人们献上了一台精彩的演出；还组织了“和妈妈同植亲情树”活动，用自己的切实行动，诠释了对雷锋精神，对孝义的深刻感悟。

四月，“沐浴春阳”踏青节拉开了序幕。孩子们在收获快乐的同时，拓展了知识，锻炼了身体，也增进了小伙伴间的友谊；更可贵的是体现了东小学子良好的文明风范，他们一路高歌，行进队伍整齐有序，整个过程秩序井然，活而不乱，不管是花木基地还是金鸡山野炊，竹林休闲，活动结束后，整个场地，清理得特别干净，给当地的居民留下了很好的印象，这也是我校行为规范教育结出的美丽硕果。

3．寻家乡之根，抒爱乡情怀

家乡的地理环境、历史文化、风土人情、名人雅士，是所有家乡人共同的文化之根。学校组织毓菁学子开展了有效、鲜活、有力的寻根之旅，激扬学生知爱家乡、心系家乡的情感！

同学们走进了女儿红酿酒有限公司，了解女儿红酒制作的每一个的过程，还深入乡村，探访民间制酒的传统与风俗，上网搜索女儿红的故事，相关诗词，共同品味浓浓女儿红。

作为竺可桢母校的学子，学校更是利用区位优势，追寻大师足迹，开展学竺师竺活动，孩子们怀着崇敬的心情参观竺可桢故居，用心灵的摄像机，记录着竺可桢生命中一个个的难忘瞬间；课外搜集竺可桢各个时期的故事，开展竺可桢故事会，将求是精神深扎心田。

家乡的童谣节奏鲜明，朗朗上口，每一首都洋溢着温情和向上的力量，为了留住这朵家乡文化的奇葩，同学们开展了“追寻家乡失落的童谣”活动。走进乡间的角角落落，采访乡里的长辈，采撷一首首地道的家乡童谣，一句一句地记，一个音一个音地学，还别出心裁地把家乡的童谣与游戏相结合。

缕缕乡情正在东小学子的心田弥漫、升腾„„ 经过近一年的努力，学校的行为规范教育已初显成效，一个学校、家庭、社区三维一体的德育教育模式已基本成型，广大学生的行为规范、礼仪素养得到了有效地提升，校园内更是涌现出了一大批彬彬有礼的毓菁小绅士、小淑女。

行规重要在坚持！我们一直在行动！

东关街道中心小学

新材料作文的三维分析 篇3

新世纪伊始, 随着电脑技术的飞速发展, 越来越多的领域应用了三维数字技术, 1995年由迪斯尼发行的《玩具总动员》上映, 这部纯三维制作的动画片取得了巨大的成功。三维动画迅速取代传统动画成为最卖座的动画片种。世界动画片市场尤其是以好莱坞为代表的商业动画片迅速从二维制作转向了三维制作, 涌现了大量既叫好又叫座的三维动画片, 如《怪物工厂》《冰河世纪》《飞屋环游记》等。新兴的三维数字技术为人们开启了新的视野, 把无限的想象力更真实地呈现在观众面前。

但是电脑技术的飞速发展并没有对国产动画片产生推动和促进作用, 20世纪90年代至今, 中国动画片创作相对于世界动画片的发展出现了缓慢的趋势, 始终没有大的突破, 正处于低谷阶段。这种情况为什么会产生呢?很多人清醒地认识到盲目追随和模仿国外动画片风格, 民族文化内涵缺失是造成这种局面的最根本原因。对我们而言, 并不是技术不够先进, 而是存在拿来主义思想。比如西方崇尚的个人英雄主义, 而国人更信服团结就是力量, 人多力量大。这种情况下如果观众欣赏的是国外影片, 自然会融入其中客观看待这种文化差异, 但是如果是一部国产动画片, 非要套用西方的思维理念, 那么它的思想性与我们接受的教育有了很大的区别, 就会给观众不土不洋的感觉, 就像老瓶装新酒—不是那个味。另一方面来说是国内动画片投资环境还不够乐观, 得不到平衡, 制作的动画片技术手法欠佳, 上述两方面因素导致国产动画片一直在低谷徘徊。

其实在我们追逐西方的时候, 西方世界已经把视角投向了古老的中华文明。美国好莱坞以中国古代为背景, 以景观、布景、服装、食物、功夫等中国元素创作的《花木兰》和《功夫熊猫》不仅在全球取得了优异的票房成绩, 同时在艺术上都获得了巨大的成功, 这些足以证明中华民族传统文化是有魅力的、有卖点的。

中国具有五千年的悠久历史。发掘中华民族传统艺术形式和经典历史、神话故事, 再结合新的艺术表现形式, 创作内容上独具民族特色, 形式上有鲜明时代烙印的动画片, 无疑不是国产动画片突出重围走向复兴的一条出路。拿偶动画来说, 传统的偶动画风格独特, 造型古朴, 艺术气息浓厚。但是传统的制作方法有很大的局限性:拍摄方法跟真人电影类似, 逐帧拍摄, 制作上相当费事, 再加上制作周期长, 耗费大等原因, 致使这种风格的动画片虽然受到观众的喜爱, 但是出品量却不多。比如国外的粘土动画片《超级无敌掌门狗之魔兔诅咒》全片长约85分钟, 但制作周期达到5年之久, 仅是逐帧拍摄就花了18个月时间。动画师为每个角色制作不同形态的版本, 包括43个不同姿势的阿高、35个版本的华莱士以及500多只陶土兔子, 还为三大角色分别制造了近20款不同嘴形。由于拍摄的损耗, 动画师每星期还要补充制作一些零部件。但是遗憾的是这部作品的制作公司英国动画公司Aardman的仓库发生火灾, 损失惨重, 据说该公司成立30年来的作品资料全部被烧掉了, 这不得不说是动画界的一大损失。由此可见一些风格化的动画作品如果能使用三维技术来实现, 不仅能够有利于创新, 更能节约损耗。

说到偶动画, 不得不提到中国的陶俑。陶俑在古代雕塑艺术品中占有重要位置。早在原始社会, 人们就开始将泥捏的人体、动物等一起放入炉中与陶器一起烧制。到了战国时期, 陶俑替代了殉人陪葬, 山东陶乐舞杂技俑、四川陶说唱俑、河南伎乐俑等真实生动、栩栩如生地展现了当时的社会生活和社会文明。因此用陶俑等传统材料创作动画不失为一种突出民族文化气息和内涵的方式。下面以传统陶土角色的质感表现为例, 探寻三维制作的思路。

春秋战国时代的陶俑几乎全部出土于中国北方, 当时陶俑制作粗糙, 火候很低, 所以出土时多已残损。它们形体很小, 高仅10厘米左右, 只有大概轮廓, 缺乏细部刻画。为了模拟真人, 一般在俑头上用墨勾画眼眉, 衣服上施彩绘, 多以男性披甲武士和女性婢仆伎乐等形象为主。因此在三维软件中制作具有中国春秋时期陶俑风格的模型时, 要具有整体意识, 以大体快为主, 不要雕琢太多细节, 保存一种古朴敦实的效果。同时保证模型身体符合绑定和动作的需要, 不能在追求整体的情况下丧失模型的行动能力。还要兼顾渲染使用的时间。因为大家都知道静帧画面好做之处在于为了达到陶俑效果, 模型可以使用复杂的面数运用雕刻软件来模拟陶俑表面凹凸的手工捏造的效果, 也可以使用非常复杂的渲染器花费足够的时间来渲染静帧画面, 出来的效果绝对一流。但是当我们面对的是一部动画长篇, 这种费时费力的方式显然不适合, 所以需要寻求一种简单有效的制作方法。

既然以精细模型反映陶土质感的方法不利于大规模的制作, 那么在制作三维模型时就要尽量保持简约整体、有细节但不追求极致。以陶俑士兵为例, 它的身体、四肢和盔甲甲片要连接成整体, 在袄袖领口和甲片缝隙处留有手指捏压的痕迹, 同时要摒弃对称复制的方法, 改为不完全对称的写实制作方式, 减淡三维批处理的痕迹。这种制作方式是为了在最简易的情况下保留陶俑模型所具有的基本元素, 为下阶段添加细节打下良好基础。

既然不宜制作太过精细的模型, 那怎么能突出陶俑的效果和质感呢?以表面机理质感来说, 春秋前期的陶器以泥质灰陶为主, 但陶质与西周相比较为细腻。而陶俑属不规则物体, 一般由匠人手工捏塑而成, 因此, 器型不可能规整, 器壁上常常留有指纹。这种痕迹正是表现陶器古朴效果的重要因素之一。因为在三维模型制作中不易将如此细微的细节尽数表现, 所以最好的方式是通过材质制作来实现。三维软件可以考虑使用法线贴图或映射的方式制作表面细节, 具体运用何种方式可以结合片子的情况而定。一般来说用法线贴图的效果较好, 因为它能够根据每个形体来制作, 但是缺点是比较繁琐, 一张法线贴图只能针对一个相应的模型, 不适用于大量的纹理制作。而映射的方式正好相反。所以要兼顾远近镜头的不同, 根据实际情况而定, 考虑运用多种手段适应画面镜头的精度和材质表面的细节。

对于陶俑来说和表面质感具有同等重要意义的就是手绘。春秋时期的色彩大多以大地色系为主, 陶俑的五官和服饰都是由匠人用画笔着色而成, 笔触走势, 大都颇具有韵味, 展示了当时的审美风格。因此在材质绘制时需要模拟毛笔在陶面上刷过, 具有随意的、粗犷的笔触效果。还应注意模型转折处笔墨的浓淡适度。对于传统陶俑的制作方式来说, 陶面用颜料刷色, 颜色可以渗透到陶面中去, 陶面质感反映于颜色之上。但是在三维制作中, 如果按传统制作理念去实行就会发现, 颜色是直接覆盖于陶土表面之上, 两者不能产生直接的融合, 所以不单要有手绘的笔触更要在制作贴图时考虑融合一定的机理质感, 再配以材质球的调节才能达到很好的效果。

二维和三维只是制作方式的不同。通过实践研究, 笔者认为, 只要有好的想法、好的题材, 那么无论何种动画片都不应受限于制作方式的不同, 而是要突破固有观念, 把两者优点有机结合, 取长补短, 创新制作思路, 挖掘中国传统文化韵味, 制作更能为观众所喜爱的动画片。

摘要：国产动画片在不断追求技术进步的同时, 更要注重的是在内容和题材上对民族特色文化进行挖掘。突破动画片制作的固有方式, 尝试不同领域的创新结合。

新材料作文的三维分析 篇4

关键词：桩核,三维有限元,应力分布

临床上有些患者上前牙唇向、舌向倾斜, 影响美观, 选择带角度的桩核冠修复, 以改善上前牙的美观情况[1,2,3]。不同材料桩核修复改向后上颌中切牙的三维有限元应力分布情况未见文献报道。该研究采用薄层CT技术、Auto CAD软件相结合的方法建立了改向上颌中切牙的三维有限元模型, 分析不同材料桩核修复后牙本质应力分布情况, 为临床上前牙倾斜患者选择桩核材料提供力学依据。

1 材料与方法

1.1 三维有限元模型的形成

1.1.1 二维影像的获取

采用Light Speed Pro 32 CT扫描机, 扫描一名上颌中切牙符合标准[4]的志愿者, 扫描标志线与牙体长轴垂直, 层厚为0.625 mm, 无间隔, 将CT图像转化成PNG格式。

1.1.2 三维有限元模型的建立

在Auto CAD软件中建立桩核冠修复上颌中切牙后的立体模型, 形成包括全冠、桩核、牙胶、牙本质、牙周膜、牙槽骨等结构的三维实体网格模型。其中根长11.0 mm, 冠长10.4 mm, 牙体预备根据口腔修复要求, 颈部预备1.0 mm宽的90°肩台, 保留1.0 mm的牙本质肩领。桩核直径是根径的1/3, 根端保留4 mm的牙胶封闭[5]。忽略粘接剂层。冠简略为金合金全冠。桩核材料选择三种临床常用的铸造钴铬合金、钛合金、金合金。将冠长轴向唇、舌侧分别倾斜10°, 建立了不同角度桩核冠的实体模型, 并赋予模型单元属性和划分网格。

1.2 试验条件假设、加载条件

假设模型中所有材料和组织均为连续、均质、各向同性的线弹性体, 受力变形为小变形[6]。牙槽骨近远中及底面进行全部约束, 唇、舌侧为自由边界。模拟临床咬合情况, 在牙冠舌侧中切1/3交界处切龈向加载, 与牙冠长轴呈40°[7], 载荷为100 N[8]。加载方式为静态恒定面加载。材料力学参数[9]见表1 (钴铬合金、钛合金、金合金材料参数由德国威兰德齿科技数公司厂家提供) 。

1.3 统计学方法

采用美国Ansys Workbench有限元分析软件, 研究不同弹性模量桩核材料修复改向上颌中切牙后牙本质应力分布情况。

2 结果

2.1 不同材料桩核冠修复上颌中切牙后牙本质应力峰值变化

桩核冠唇、舌侧改向与改向前, 随着桩核材料弹性模量的增高, 牙本质内最大主应力 (S1) 、最小主应力 (S3) 、等效应力 (SEQV) 三种应力峰值都增高。见表2。

2.2 不同材料桩核冠修复上颌中切牙后牙本质应力分布变化

桩核冠唇、舌侧改向与改向前, 不同桩核材料修复后的高应力区都有两个, 最大主应力区一个位于桩尖唇侧牙本质中, 另一个位于桩所对应的舌侧牙本质中, 且越靠近牙根表面, 应力值越高, 应力峰值位于桩尖唇侧牙本质中;最小主应力的高应力区也有两个, 位于桩尖舌侧牙本质和桩所对应唇侧牙本质中, 应力峰值位于桩尖舌侧牙本质中, 与最大主应力分布位置刚好对称;等效应力的高应力区一个位于桩尖周围牙本质中, 另一个位于桩所对应唇面牙本质中, 越靠近牙根表面, 应力值越高, 应力峰值位于桩尖周围牙本质中。

桩核冠唇、舌侧改向与改向前, 随着桩核材料弹性模量的增高, 桩尖区与牙根表面高应力区的范围增加, 应力峰值均出现在桩尖区牙本质中。

3 讨论

有学者[10,11,12]认为桩核材料的弹性模量与牙本质接近使牙本质内应力分布模式与修复前相似。张旭映等[13]认为临床上桩核材料应尽可能选择弹性模量与牙本质接近的桩核材料, Eskitascioglu等[14]也得出相同结论。Triantafillos等[15]认为玻璃纤维桩能降低桩/牙本质界面的应力值。Necdet等[16]认为应用玻璃纤维桩修复使牙受力较均匀。本实验研究上颌中切牙唇、舌侧改向后桩核材料的选择, 纤维桩某种程度上限制了改向的角度, 所以该研究选取了临床上常用的铸造钴铬合金、钛合金、金合金三种材料, 在桩的长度、直径、形态相同条件下, 研究改向后上颌中切牙的牙本质应力分布情况。该研究中, 由于加载方向位于牙体长轴的舌侧, 使得最大主应力的高应力区位于桩尖唇侧牙本质和牙根舌侧牙本质, 且越靠近牙根表面应力值越大。而最小主应力的高应力区分布与之对称。等效应力的高应力区位于桩尖周围牙本质与桩所对应的唇侧牙根。最大主应力、最小主应力、等效应力的应力峰值均为于根尖周围牙本质中。可见, 桩核修复后, 载荷沿着弹性模量高的桩核向桩尖方向传递, 使得桩尖周围牙本质中产生较大的应力集中现象, 对桩尖周围牙本质非常不利。该研究中不同铸造材料桩核修复后, 牙本质的应力分布趋势相同, 但桩尖周围牙本质的应力峰值随桩核弹性模量的增大而增大。因为弹性模量大的桩核刚度较大, 将牙齿所受载荷传递到桩尖周围, 使桩尖周围牙本质所承受的载荷增加, 在桩尖周围牙本质中产生应力集中。而桩尖端根管壁较薄, 高弹性模量材料的桩核修复后, 不利于桩尖端周围的牙本质, 增加牙根折裂风险。提示临床应选用弹性模量较低的桩核材料修复改向上颌中切牙。

新材料作文的三维分析 篇5

关键词：三维有限元,桩核冠

桩核冠系统修复残根、残冠的技术在临床上已得到广泛应用,对完成后修复体应力分布的研究一直是口腔修复学领域的热门话题之一。但以往学者们研究的重点大多是桩核对牙根的影响,忽略了外冠的存在,研究结果带有一定的局限性。另外,近年来随着口腔修复材料的飞速发展,高强度铸造玻璃陶瓷材料已逐渐被运用到桩核冠系统,但有关铸瓷桩核冠的应力分布报道较少。本文以三维有限元为研究方法,对桩核冠系统修复后的上中切牙各组成部分进行了应力分布的研究分析,着重对下列两个问题进行探讨:1.不同材料组成的桩核冠系统修复对中切牙整体应力分布的影响;2.外冠的存在与否对中切牙整体应力分布的影响。通过这些探讨以期为临床工作提供理论参考,提高修复体的质量。

1 材料和方法

1.1 模型的建立

本文采用较简便的测量法建模,即根据上中切牙标准的牙体解剖学数据[1],标准的桩核冠制作要求[2],应用有限元分析软件建立上中切牙的三维有限元模型,包括冠桩核、粘结剂、牙本质、牙骨质、牙周膜和牙槽骨为了便于观察计算结果,本文在所有计算中都采用同一模型,仅对桩核及冠的材质进行不同替换。

1.2 分割网格

采用10节点四面体二次单元,单元总数110954个,节点总数158040点。

1.3 实验分组

(l) 方案A:PFM+铸造金属桩核+制备后的牙体组织+牙周组织;(2)方案B:铸造玻璃陶瓷冠+铸造玻璃陶瓷桩核+制备后的牙体组织+牙周组织;(3)方案C:铸造玻璃陶瓷冠+铸造金属桩核+制备后的牙体组织+牙周组织;(4)方案D:铸造金属桩核+制备后的牙体组织+牙周组织方案A与方案B是目前临床上常用的修复方法;方案C是为了比较而假设的组合,临床上并不运用;方案D是以往学者们常用的研究方法。其中PFM基底冠采用镍铬合金,外部瓷层采用VITA95烤瓷粉;铸造玻璃陶瓷冠基底冠采用IPS-Empress 2,外部瓷层也采用VITA95烤瓷粉;铸造金属桩核采用钴铬合金;铸造玻璃陶瓷桩核采用氧化锆;方案A、C、D采用玻璃离子粘结剂;方案B采用专用的Variolink 2粘结剂。

1.4 载荷边界条件

加载量为上中切牙的平均牙合力[3],117.68N,加载方式:方案A、B、C中作用于上中切牙舌侧切1/3与中1/3交界处切龈向加载,作用力方向与牙体长轴呈40度夹角[4],并沿此作用力的延长线与铸造金属桩核相交加载于方案D中。

1.5 模型假设条件

假设所有材料均为连续、均质、各向同性的线性弹性体, 对牙槽骨外周边界进行所有自由度的刚性约束。

材料及力学参数,见表1。

2 结果

2.1 表2列出A、B、C、D四组方案在上中切牙载荷状态下整体结构的应力分布情况, 包括最大主应力(σmax)、最小主应力(σmin)、最大剪切应力(τmax)。

2.2 表3列出A 、B两组方案在上中切牙载荷状态下,冠的切端及桩核的顶端唇舌向变形情况。

3 讨论

3.1 方案A与方案B的应力对比分析

(l) 方案A 与方案B 中的外瓷层由于采用同一种材料, 所以最大应力值基本一致, 并集中在咬牙合接触区;方案A中基底冠的最大应力值大于方案B,粘结剂的最大应力值小于方案B, 这是因为方案A、方案B中基底冠、粘结剂的弹性模量有很大差异。

方案A与方案B中的桩核虽然采用不同材料,但它们的弹性模量相差不大,所以方案A中桩核的最大应力值稍大于方案B。外瓷层、基底冠及粘结剂的最大应力均集中于咬合接触区, 桩核的最大应力位于桩根中部的唇舌侧。

(2)牙本质趋近于脆性材料, 通常选用最大主应力和最小主应力来评判其应力的大小。方案A中牙本质的最大主应力值与方案B中的基本一致,最小主应力值仅比方案B中的下降不到10%,且都位于牙根中部的唇舌侧(图2 、3 ), 最大剪切应力位于制备好的根管底部(图4)。这是因为方案A中桩核的弹性模t与方案B中的相差很小,所以在承受牙合力时它们的弯曲变形也非常接近(见表3 ), 而牙本质与桩核是依靠粘结剂大面积粘合的, 所以方案A与方案B中牙本质的弯曲变形也必然相似, 最终导致应力的接近。

(3)由于牙周膜的应力在方案A与方案B中差异很小, 所以通过牙周膜传递给牙槽骨的力也趋向一致, 因此牙槽骨的应力在方案A与方案B中差异也很小。

由此可见,在相同牙合力作用下,桩核的弹性模量越大,则牙本质的应力就越小,而牙骨质、牙周膜及牙槽骨的应力基本不受其影响。铸造玻璃陶瓷桩核冠与铸造金属烤瓷桩核冠相比,两者对上中切牙牙根的影响基本一致,同时也提示了在临床上制备根管时不能过度向唇舌侧扩展。

3.2 方案A与方案C的应力对比分析

方案C是以方案A为基础,并将PFM冠里换成铸造玻璃陶瓷冠,目的是为了研究外冠材质的变化对牙体整体应力分布的影响。从计算结果可以看出,方案C的外冠部分应力接近于方案B, 其余部分的应力,包括弯曲变形都接近于方案A(见表2)这就表明外冠的材质对牙体应力分布的影响非常小,因此要减小牙本质的应力,关键是要提高桩核的刚性。这也提示临床上应尽量 采用弹性模量较大的材料来制作桩核。

3.3 方案A与方案D的应力对比分析

方案D是以方案A为基础,并省略了外冠,目的是为了研究外冠的存在与否对计算结果的影响。从表2可以看出,方案D中桩核部分的最大应力及其分布情况与方案A相差不多,而牙本质应力比方案A增大了一倍多,且最大应力分布的位置也相差甚远,主要集中在牙颈部唇舌侧的肩台部。两方案导致牙本质应力差异的原因分析如下:

(1) 方案A 的牙合作用于外冠并通过粘结剂分散传递给桩核核心部分的外表面、牙体的肩台面以及高出肩台而未被桩核核心部分包裹的牙本质外表面;而方案D的合直接作用于桩核核心部分的局部线上。两者作用力的传递方式相差甚大。

(2)方案D中牙体总体弯曲强度小于方案A,桩核顶端的最大变形值大于方案A(见表3 ),所以方案D中桩核及牙本质的应力也相应发生变化。因此在用三维有限元法对桩核冠进行的应力分析时,一定要将外冠因素一并考虑,否则对计算结果影响很大。

参考文献

[1]王惠芸.我国人牙的测量和统计[J].中华口腔医学杂志,1959,7:149-153.

[2]马轩祥.口腔修复学[M].第5版.北京:人民卫生出版社,2006:90-93.

[3]王惠芸.牙合学[M].第一版.北京:人民卫生出版社,1990:92.