恭喜江南大學紀小剛獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜江南大學申請的專利一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114880906B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-01發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210562789.4,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法是由紀小剛;段玉順設計研發完成,并于2022-05-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法,涉及逆向工程領域,該方法包括創面網格模型的拓撲關系重建,曲面結構層次劃分,創面等變形展開和單元材料模型優化四個部分,可實現創面數據的讀取和處理、模型的快速拓撲重建、創面結構的層次劃分、創面模型的形態學展開、基于單元材料模型的迭代優化及展平輪廓的多分辨光順優調,實現由創面形態確定皮瓣形狀的方法。本發明的三維創面有限單元展開方法對無序、不規則的三維創面具備通用性和有效性,且方法穩定,計算過程簡單,臨床應用結果表明可有效減少術前方案的準備時間,提高醫生工作效率,改善術前方案的精確性和評估的可靠性。
本發明授權一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法在權利要求書中公布了:1.一種映射皮膚材料特性的三維創面有限單元展開法,其特征在于,所述方法包括:基于創面數據建立創面網格模型的點-邊-面間的拓撲關系;其中,所述創面數據包括各面片的方向和位置信息;基于層次值對所述創面網格模型進行網格層次劃分,確定初始展開基點;從所述初始展開基點開始,基于等變形法從內向外逐層依次展開相鄰網格點至給定平面,得到創面展平形狀;基于創面網格模型的單元結點變形位移建立單元材料模型,根據等效結點載荷建立以所述單元材料模型的總變形能為目標函數的創面展平形狀優化模型,求解創面上各單元結點的優化位移,經過擬合得到優調后的創面展平邊界;其中,所述等效結點載荷為根據所述單元結點的變形位移計算得到的應力應變視為作用在展開平面上各結點間的一種載荷;其中,所述基于創面網格模型的單元結點變形位移建立單元材料模型,包括:將所述創面網格模型上的網格視為三角網格單元,每個所述三角網格單元展開后的結點位移列陣表示為: 其中,δii=A,B,C表示所述三角網格單元中三個結點的位移,由位移分量ui,vi表示;創面展開至平面時,設將模型無外力地展開至給定平面,則原彈性體的系統總勢能僅包含變形能,所述三角網格單元的變形能為: 其中,B為所述三角網格單元的應變矩陣,且B=LN,L為平面問題中的微分算子,N為2×6的形函數矩陣;Ke為所述三角網格單元的剛度矩陣;D為所述三角網格單元的彈性系數矩陣,表達式為: 其中,Gxy是兩個材料方向x、y之間的剪切模量;Ex、Ey分別指材料沿x軸與y軸方向的彈性模量;μxy指在x軸方向施加張力時,在y軸方向上的泊松比,μyx同理;且所述彈性模量與泊松比滿足如下關系:Exμyx=Eyμxy4進行坐標軸與材料軸上的應力轉換,表達式為: 其中,σx、σy分別為單元在x,y方向的正應力,τxy為單元在xy面所受的剪應力; 材料主方向與坐標軸方向的應變轉換關系為: 其中,εx,εy,γxy為單元在x,y方向的正應變與剪應變;將式7代回式5中得到: 其中, 記D0=T1θDA-1T1-θA,代入式2得到所述三角網格單元的變形能為: 則所述創面網格模型的總變形能為各三角網格單元的變形能之和,即:
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