發(fā)布時(shí)間：2024-07-08 19:28

　　在骨鉆孔過(guò)程中,軸向力過(guò)大會(huì)導(dǎo)致鉆頭斷裂、骨穩(wěn)定性差等問(wèn)題。引入三尖鉆增加鉆削穩(wěn)定性,使用ABAQUS對(duì)三尖鉆鉆削皮質(zhì)骨進(jìn)行有限元仿真;通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證模型的正確性,使用中心復(fù)合設(shè)計(jì)(CCD)進(jìn)行仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì),通過(guò)響應(yīng)面法得到軸向力的二次回歸方程,研究轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和鉆頭直徑對(duì)軸向力的影響。該研究為手術(shù)中使用三尖鉆提供理論指導(dǎo),二次回歸方程作為預(yù)測(cè)模型為手術(shù)中控制軸向力提供可能。

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【部分圖文】：

圖1三尖鉆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

三尖鉆是普通麻花鉆進(jìn)行適當(dāng)修磨后形成的,改變主切削刃的切削狀態(tài),縮短橫刃的長(zhǎng)度,使鉆芯和兩側(cè)形成3個(gè)鋒利的刃尖;有定心效果好、鉆孔軸向力小、鉆削溫度低、鉆孔效率高等優(yōu)點(diǎn),結(jié)構(gòu)如圖1所示。2鉆削有限元模型

圖2鉆削模型

模型的邊界條件即施加力或者約束來(lái)控制模型的運(yùn)動(dòng)形式。鉆削仿真中需要約束皮質(zhì)骨模型的6個(gè)自由度;鉆頭的運(yùn)動(dòng)路徑是沿著Z軸向下進(jìn)給并繞軸旋轉(zhuǎn),由于已經(jīng)約束鉆頭為剛體且設(shè)置參考點(diǎn),所以對(duì)參考點(diǎn)施加Z軸向下進(jìn)給和繞軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng),同時(shí)應(yīng)約束其他4個(gè)自由度�？紤]到鉆削的實(shí)際情況,將鉆頭模型和....

圖3試驗(yàn)設(shè)備

為了確定仿真模型的正確性,設(shè)計(jì)試驗(yàn),進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速下的鉆骨試驗(yàn)。試驗(yàn)平臺(tái)為YCM-V65A立式加工中心,使用Kistler9257B三向測(cè)力儀測(cè)量鉆削皮質(zhì)骨過(guò)程中產(chǎn)生的軸向力,試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)圖3。3.2試驗(yàn)材料與參數(shù)

圖4不同轉(zhuǎn)速下的軸向力曲線及其誤差(進(jìn)給量f=0.5mm/s，鉆頭直徑d=4mm)

選用試驗(yàn)使用的鉆削參數(shù)進(jìn)行有限元仿真,仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4,在保持進(jìn)給量和三尖鉆直徑不變的情況下,仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果中軸向力都隨著轉(zhuǎn)速的增加而減少,并且相對(duì)誤差在0.9%～2.1%,可以證明模型的正確性。應(yīng)力云圖是顯示ABAQUS模型應(yīng)力分布的一種合理方法[5-6]。仿真結(jié)果....

本文編號(hào)：4003761