當前植入人工骨假體是治療不可修復骨損傷的最快最有效的方法,以往工業(yè)技術(shù)與臨床水平有限,人工骨多為鈦合金實體材料,應力遮擋是人工關(guān)節(jié)無菌松動失效的主要原因之一,且實體鈦合金假體質(zhì)量較重植入人體后患者體驗不佳,需不斷翻修,壽命短。建立一種鈦合金材料拓撲優(yōu)化收斂準則用于鈦合金植入體的拓撲優(yōu)化,使假體宏觀彈性模量與假體近端骨骼相匹配,降低假體對近端骨骼應力遮擋,提高假體使用壽命與舒適度。采用鈦合金材料股骨上段假體模型在該收斂準則的約束下拓撲優(yōu)化驗證該收斂準則。取用志愿者正常行走過程簡化的三個典型時刻,早期（腳尖開始離地）,中期（單腿支撐）和后期（腳后跟著地）股骨所受到的最大載荷力學環(huán)境為力學模型,運用Abaqus軟件中的拓撲優(yōu)化方法對假體材料重新分配,優(yōu)化后股骨假體中形成類骨髓腔結(jié)構(gòu),在軸向與徑向分別剖開觀察優(yōu)化后骨髓腔結(jié)構(gòu),并與志愿者股骨的骨髓腔比較,結(jié)果表明假體優(yōu)化后的空心結(jié)構(gòu)與人體骨髓腔結(jié)構(gòu)相似。自股骨假體底部每隔5mm獲取相同位置優(yōu)化前后橫截面積計算得到優(yōu)化后假體宏觀截面彈性模量,假體整體宏觀彈性模量降低至實體的1/5¹/2,畫出股骨體距離與截面彈性模量曲線圖,與... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 WOLLF定律與應力遮擋效應簡介
    1.3 有限元法介紹
    1.4 拓撲優(yōu)化簡介
    1.5 人工骨骼假體簡介
    1.6 研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 鈦合金材料假體收斂準則
    2.1 骨骼模型簡化
    2.2 建立假體收斂準則
    2.3 本章小結(jié)
第三章 股骨鈦合金假體拓撲優(yōu)化
    3.1 假體材料與方法
    3.2 優(yōu)化分析
    3.3 結(jié)果與討論
    3.4 結(jié)論
第四章 踝關(guān)節(jié)距骨的拓撲優(yōu)化
    4.1 踝關(guān)節(jié)三維重建與處理
    4.2 建立有限元模型
    4.3 有限元模型前處理
    4.4 距骨假體拓撲優(yōu)化設(shè)計
    4.5 結(jié)果與討論
    4.6 實用距骨假體優(yōu)化
    4.7 結(jié)論
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]人工髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性影響因素的敏度分析[J]. 胡迎春,趙舒婷,侯軍燕,王汝貴.  機械工程學報. 2015(09)
[2]人工髖關(guān)節(jié)股骨柄專用型疲勞測試裝置研制[J]. 華子愷,張歡歡,韋慶玥,范永威,潘紹斌.  機械工程學報. 2016(01)
[3]多工況下客車車架結(jié)構(gòu)多剛度拓撲優(yōu)化設(shè)計研究[J]. 范文杰,范子杰,桂良進,劉東.  汽車工程. 2008(06)
[4]人工關(guān)節(jié)材料及其表面改性研究進展[J]. 葉霞,陳菊芳,王江濤,張向華,畢偉.  江蘇技術(shù)師范學院學報. 2007(04)
[5]人工髖關(guān)節(jié)材料改進及固定技術(shù)探索[J]. 楚同彬,鄭永勝.  中國組織工程研究與臨床康復. 2007(26)
[6]骨水泥和骨水泥技術(shù)在人工髖關(guān)節(jié)置換中的臨床應用價值及其原理[J]. 賽佳明,胡有谷,張亦軍.  中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志. 2007(06)
[7]結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化綜述[J]. 謝濤,劉靜,劉軍考.  機械工程師. 2006(08)
[8]復合材料股骨頭假體三維有限元分析[J]. 俞能寶,董天華,孫俊英.  醫(yī)用生物力學. 2001(03)
[9]骨的功能適應性與應力遮擋效應探討[J]. 孫銘.  北京生物醫(yī)學工程. 1995(03)
[10]股骨骨髓腔的應用解剖[J]. 王之一,王美英,宋生彪,李建錄.  中國臨床解剖學雜志. 1993(02)

博士論文
[1]多學科拓撲優(yōu)化方法研究[D]. 胡三寶.華中科技大學 2011
[2]多場耦合及多相材料的柔順機構(gòu)拓撲優(yōu)化研究[D]. 李冬梅.華南理工大學 2011
[3]復雜機械結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化若干問題研究[D]. 楊姝.大連理工大學 2007
[4]股骨三維重建與人工髖關(guān)節(jié)生物力學研究[D]. 張玉朵.天津大學 2006

碩士論文
[1]全髖關(guān)節(jié)置換中股骨和假體的三維重建及有限元分析[D]. 仲照明.吉林大學 2012



本文編號：3159655