西安紅會醫(yī)院骨科研制的新型個體化3D打印外固定架已取得良好的臨床效果,但該外固定架缺乏必要的生物力學(xué)評估,限制了臨床推廣�；诖�,本文采用有限元方法對該3D打印外固定架進(jìn)行生物力學(xué)研究,為后續(xù)的力學(xué)性能測試提供參考依據(jù),對外固定架的相關(guān)研究和臨床應(yīng)用也有一定的指導(dǎo)意義。為解決新型個體化3D打印外固定架的力學(xué)測試和臨床推廣缺乏理論依據(jù)的問題,本文基于Abaqus/Standard對其進(jìn)行靜態(tài)的生物力學(xué)分析和優(yōu)化。首先,使用SolidWorks軟件分別對Ilizarov外固定架和3D打印外固定架進(jìn)行CAD建模,并基于Abaqus/Standard進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析,以Ilizarov外固定架為研究對象建立并驗證了有限元分析方法的正確性和準(zhǔn)確性。其次,用上述方法對Ilizarov外固定架和新型3D打印外固定架分別加載軸向壓縮載荷500N,扭轉(zhuǎn)載荷20N·m和四點彎曲載荷200N進(jìn)行剛度對比分析,評價二者的力學(xué)性能。最后,依次對3D打印外固定架的長短針直徑、角度、軸向間距、相對位置以及骨偏心距進(jìn)行參數(shù)化優(yōu)化和結(jié)構(gòu)化優(yōu)化,得到生物力學(xué)性能較好的3D打印外固定架的結(jié)構(gòu)配置,并提出相應(yīng)建議作為醫(yī)生...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來源及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
第二章 外固定架的有限元建模
    2.1 傳統(tǒng)Ilizarov外固定架的CAD建模
    2.2 傳統(tǒng)Ilizarov外固定架的有限元建模
    2.3 傳統(tǒng)Ilizarov外固定架的固定鋼針網(wǎng)格敏感性分析
    2.4 傳統(tǒng)Ilizarov外固定架的仿真剛度分析
    2.5 討論
    2.6 小結(jié)
第三章 3D打印外固定架和Ilizarov外固定架的力學(xué)對比分析
    3.1 外固定架有限元建模
        3.1.1 外固定架的CAD建模
        3.1.2 外固定架的有限元建模
    3.2 3D打印外固定架的固定鋼針網(wǎng)格敏感性分析
    3.3 3D打印外固定架和Ilizarov外固定架的有限元對比分析
        3.3.1 500N軸向壓縮載荷下的力學(xué)分析
        3.3.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        3.3.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        3.3.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
    3.4 討論
    3.5 小結(jié)
第四章 3D打印外固定架的參數(shù)化優(yōu)化
    4.1 長(短)針直徑的優(yōu)化分析
        4.1.1 500N軸向壓縮載荷下的力學(xué)分析
        4.1.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        4.1.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        4.1.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
        4.1.5 討論
    4.2 長短針角度的優(yōu)化分析
        4.2.1 500N軸向壓縮載荷下的力學(xué)分析
        4.2.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        4.2.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        4.2.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
        4.2.5 討論
    4.3 固定鋼針軸向間距的優(yōu)化分析
        4.3.1 500N軸向載荷下的力學(xué)分析
        4.3.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        4.3.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        4.3.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
        4.3.5 討論
        4.3.6 3D打印外固定架第三根鋼針(短針)的必要性驗證
    4.4 長短針相對位置的優(yōu)化分析
        4.4.1 500N軸向壓縮載荷下的力學(xué)分析
        4.4.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        4.4.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        4.4.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
        4.4.5 討論
    4.5 骨偏心距的優(yōu)化分析
        4.5.1 500N軸向壓縮載荷下的力學(xué)分析
        4.5.2 20N·m扭轉(zhuǎn)力矩載荷下的力學(xué)分析
        4.5.3 200N側(cè)向載荷下的力學(xué)分析
        4.5.4 200N前后載荷下的力學(xué)分析
        4.5.5 討論
    4.6 本章討論
    4.7 本章小結(jié)
第五章 3D打印外固定架的結(jié)構(gòu)化優(yōu)化
    5.1 3D打印外固定架的鏤空結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
        5.1.1 鏤空結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架CAD建模
        5.1.2 鏤空結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架有限元建模
        5.1.3 鏤空結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架力學(xué)性能分析
    5.2 3D打印外固定架的組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析
        5.2.1 組合結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架CAD建模
        5.2.2 組合結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架有限元建模
        5.2.3 組合結(jié)構(gòu)的3D打印外固定架力學(xué)性能分析
    5.3 討論
    5.4 小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
致謝



本文編號：3751322