本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用鎂合金骨板微動(dòng)行為研究

  更多相關(guān)文章： 鎂合金 骨板 微動(dòng)疲勞 微動(dòng)磨損 表面織構(gòu)

【摘要】：接骨板內(nèi)固定術(shù)是治療骨創(chuàng)傷最有效的方法之一,在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用,并為患者減輕了病痛。骨板骨釘是內(nèi)固定術(shù)的關(guān)鍵構(gòu)件。鎂合金骨板不但可以腐蝕降解,而且比重與骨骼很相近,負(fù)重感輕,游離的鎂離子有利于骨骼愈合,對(duì)人體無(wú)害,應(yīng)力遮擋效應(yīng)小,不用二次手術(shù),具有良好的生物相容性和力學(xué)相容性等。這些特點(diǎn)使鎂合金成為傳統(tǒng)骨板替代材料的最佳首選。以骨板臨床應(yīng)用現(xiàn)有的問(wèn)題結(jié)合鎂合金的特點(diǎn)開(kāi)展醫(yī)用鎂合金骨板微動(dòng)行為研究。骨板系統(tǒng)中存在很多摩擦副,這些摩擦副無(wú)論是對(duì)骨膜血運(yùn)系統(tǒng)的影響還是對(duì)骨板表層材料的破壞都是不容忽視的。采用ABAQUS軟件,對(duì)骨板系統(tǒng)的球/板接觸副進(jìn)行接觸分析,其結(jié)果與赫茲理論計(jì)算很相近。因此,以有限元仿真技術(shù)分析微動(dòng)行為具有合理性;另外,球板接觸表面的應(yīng)力突變也為微動(dòng)循環(huán)下的鎂合金材料剝離機(jī)理分析提供了依據(jù)。骨板植入人體后,為防止骨板發(fā)生因用力過(guò)大導(dǎo)致變形或斷裂等事故,一般會(huì)對(duì)病變肢體進(jìn)行強(qiáng)制止動(dòng),但又要防止出現(xiàn)關(guān)節(jié)粘結(jié)、骨骼壞死或骨質(zhì)疏松等病癥,不得不進(jìn)行適度的康復(fù)訓(xùn)練。通過(guò)模態(tài)分析發(fā)現(xiàn),提高預(yù)緊力,增加骨釘數(shù)量,可以有效地提高骨板抗外界干擾的能力和振動(dòng)特性參數(shù);在振動(dòng)等外界干擾的情況下,遠(yuǎn)離預(yù)緊骨釘孔的區(qū)域,易發(fā)生微動(dòng)摩擦。在骨板設(shè)計(jì)時(shí),要注意改進(jìn)優(yōu)化。鎂合金與鈦合金、不銹鋼相比是有很多優(yōu)點(diǎn),但鎂合金的力學(xué)性能還是相對(duì)較差。本文通過(guò)微動(dòng)疲勞分析探究了鎂合金骨板在大平面彎曲、側(cè)彎曲及扭轉(zhuǎn)變形等方面的疲勞壽命、安全因數(shù)、最大應(yīng)力值及疲勞累積損傷量等參數(shù)。通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和最大應(yīng)力值的分析對(duì)比,可以判定大平面彎曲最容易發(fā)生。為了便于存儲(chǔ)藥物,改善應(yīng)力狀態(tài),提高骨板的疲勞壽命,在骨板內(nèi)表面設(shè)計(jì)多種密度的表面織構(gòu)。通過(guò)對(duì)織構(gòu)骨板進(jìn)行微動(dòng)疲勞分析,發(fā)現(xiàn)稀疏織構(gòu)骨板是性能最佳的一種。鎂合金材質(zhì)的硬度不及鈦合金和不銹鋼,在鎂合金前期防護(hù)方面,也需要微弧氧化。在微動(dòng)情況下,探究骨板表面的破壞程度和損傷機(jī)理。本文設(shè)計(jì)了多動(dòng)度切向微動(dòng)摩擦試驗(yàn)并兼顧載荷因素;為增加對(duì)比性,也設(shè)計(jì)了含表面織構(gòu)的大動(dòng)度試驗(yàn)。采用超景深顯微鏡和掃描電鏡對(duì)磨痕形貌進(jìn)行觀察,采用Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。通過(guò)分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)了動(dòng)度、載荷和運(yùn)行方式對(duì)損傷的規(guī)律,也得知表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)有利于降低摩擦系數(shù),并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了表面織構(gòu)的結(jié)構(gòu)和密度。根據(jù)磨痕形貌的表征,結(jié)合其他材料的微動(dòng)磨損機(jī)理,建立了鎂合金WE43切向微動(dòng)磨損機(jī)理。采用有限元仿真技術(shù),從應(yīng)力分布變化的角度加以解釋損傷機(jī)理,并闡釋了表面織構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)改善表面摩擦的機(jī)理。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù),構(gòu)建了單次循環(huán)的F-D特性曲線,分析了摩擦力、動(dòng)度和頻率的三者關(guān)系,建立了F-D-N微動(dòng)循環(huán)三維特性數(shù)學(xué)模型。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 骨板 微動(dòng)疲勞 微動(dòng)磨損 表面織構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R687;R318.08
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 接骨板內(nèi)固定術(shù)與醫(yī)用鎂合金簡(jiǎn)介12-15
• 1.1.1 接骨板內(nèi)固定術(shù)應(yīng)用12-13
• 1.1.2 鎂合金新型骨科材料13-15
• 1.2 骨板發(fā)展與微動(dòng)行為概述15-19
• 1.2.1 骨板發(fā)展15
• 1.2.2 微動(dòng)行為概述15-19
• 1.3 醫(yī)用鎂合金骨板及其微動(dòng)行為國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.5 選題意義21-22
• 1.6 技術(shù)路線22-24
• 第二章 接觸理論與骨板系統(tǒng)接觸有限元分析24-36
• 2.1 接觸理論24-27
• 2.1.1 赫茲接觸理論24-26
• 2.1.2 球板接觸計(jì)算26-27
• 2.2 球板接觸有限元分析27-32
• 2.2.1 接觸應(yīng)力有限元分析28-29
• 2.2.2 有限元分析后處理29-31
• 2.2.3 理論解和有限元解分析對(duì)比31-32
• 2.3 骨板系統(tǒng)接觸剖析32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 骨板系統(tǒng)關(guān)鍵構(gòu)件有限元分析36-66
• 3.1 骨板系統(tǒng)關(guān)鍵構(gòu)件設(shè)計(jì)36-38
• 3.1.1 骨板骨釘設(shè)計(jì)36-37
• 3.1.2 表面織構(gòu)設(shè)計(jì)37-38
• 3.2 關(guān)鍵構(gòu)件的模態(tài)分析38-45
• 3.2.1 骨板的模態(tài)分析39-43
• 3.2.2 骨釘?shù)哪B(tài)分析43-44
• 3.2.3 模態(tài)分析小結(jié)44-45
• 3.3 關(guān)鍵構(gòu)件微動(dòng)疲勞分析45-64
• 3.3.1 彎曲微動(dòng)疲勞參數(shù)設(shè)置47-48
• 3.3.2 無(wú)織構(gòu)骨板彎曲微動(dòng)疲勞分析48-55
• 3.3.3 多織構(gòu)骨板彎曲微動(dòng)疲勞分析55-58
• 3.3.4 骨板扭轉(zhuǎn)微動(dòng)疲勞分析58-63
• 3.3.5 微動(dòng)疲勞分析小結(jié)63-64
• 3.4 本章小結(jié)64-66
• 第四章 醫(yī)用鎂合金微動(dòng)行為試驗(yàn)研究66-84
• 4.1 基于切向微動(dòng)的鎂合金材料響應(yīng)研究66-75
• 4.1.1 試驗(yàn)材料選擇與試樣制備67
• 4.1.2 試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介與試驗(yàn)方法67-70
• 4.1.3 試樣微觀分析與數(shù)據(jù)處理70-75
• 4.1.4 試驗(yàn)結(jié)果討論75
• 4.2 基于大動(dòng)度摩擦的材料響應(yīng)研究75-83
• 4.2.1 試樣制備76
• 4.2.2 試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介與試驗(yàn)方法76-78
• 4.2.3 試樣微觀分析與數(shù)據(jù)處理78-82
• 4.2.4 試驗(yàn)結(jié)果討論82-83
• 4.3 本章小節(jié)83-84
• 第五章 微動(dòng)損傷機(jī)理及微動(dòng)數(shù)學(xué)模型84-96
• 5.1 引言84
• 5.2 基于切向微動(dòng)的損傷機(jī)理84-90
• 5.2.1 微動(dòng)損傷機(jī)理發(fā)展84
• 5.2.2 切向微動(dòng)損傷試樣表征84-85
• 5.2.3 接觸及微滑有限元分析85-89
• 5.2.4 切向微動(dòng)的損傷機(jī)理89-90
• 5.3 基于切向微動(dòng)的數(shù)學(xué)模型90-94
• 5.3.1 切向微動(dòng)圖90-91
• 5.3.2 切向微動(dòng)三維特性曲線數(shù)學(xué)模型91-94
• 5.4 本章小節(jié)94-96
• 第六章 結(jié)論與展望96-98
• 6.1 結(jié)論96-97
• 6.2 展望97-98
• 參考文獻(xiàn)98-104
• 致謝104-106
• 附錄106-107

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 沈月;何國(guó)球;田丹丹;劉曉山;呂世泉;;在菱形路徑下接觸應(yīng)力對(duì)35CrMoA微動(dòng)疲勞特性的影響[J];金屬功能材料;2015年05期

2 羅軍;蔡振兵;莫繼良;彭金方;朱e，

本文編號(hào)：710119