镁合金胫骨骨板的结构设计与仿真

发布时间：2017-04-11 10:19

  本文关键词：镁合金胫骨骨板的结构设计与仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：接骨板内固定是目前临床上治疗骨折疾病最为广泛的一种方法。在接骨板一百多年的发展过程中,接骨板的材料、接骨板的结构设计及内固定治疗理念等方面都有着长足进步。现在临床上应用的接骨板多为钛合金、不锈钢等传统金属材料,由于这些材料的弹性模量偏大极易造成骨质疏松的症状,而镁合金材料与人体骨骼的弹性模量较为接近,有利于降低此类症状的发生。此外,胫骨是承载全身载荷、完成身体运动的关键部位,术后胫骨接骨板断裂失效的情况时有发生。因此,镁合金胫骨接骨板的研究对于实际的临床应用有着极为重要的现实意义。本文以镁合金接骨板固定胫骨中段横形骨折为研究背景,通过SolidWorks三维建模软件建立了四种不同类型接骨板的胫骨骨折内固定系统;通过ANSYS Workbench有限元分析软件对四种接骨板内固定系统在五种不同的载荷环境下分别进行了静力学分析。通过对镁合金胫骨骨板的有限元分析研究了不同结构类型接骨板的强度大小、刚度大小以及不同载荷对接骨板承载能力的影响,并通过力学试验和理论计算对有限元分析模型及结论进行了验证。通过有限元分析、理论计算、力学性能试验相互结合的方法,得到四种类型的镁合金胫骨骨板在五种载荷下其强度均满足镁合金材料的性能要求,其中总体强度最高的是齿形接骨板,而且接骨板表面织构的设计明显地改善了接骨板的应力分布、有效地提高了接骨板的强度。通过对不同类型的镁合金胫骨骨板进行弯曲刚度和扭转刚度的有限元分析,得到四种结构类型的接骨板均满足其弯曲刚度和扭转刚度要求,表面织构对接骨板的弯曲刚度影响不大。但是,却较大地提高了接骨板的扭转刚度。通过对镁合金接骨板的力学性能试验分析,得到接骨板的最大弯曲载荷和最大压力载荷,验证了有限元分析和理论计算时载荷设置的合理性。研究结果表明,镁合金接骨板固定胫骨骨折,既可以满足刚度的需求又可以有效地降低应力遮挡效应。因此,镁合金作为新型的骨折内固定材料具有较大优势与可行性。
【关键词】：镁合金 胫骨接骨板 结构设计 有限元分析 结构优化
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 课题的研究目的及意义10-11
• 1.2 接骨板结构设计的发展现状11-12
• 1.3 接骨板材料的发展现状12-15
• 1.3.1 传统的接骨板材料12-13
• 1.3.2 镁合金作为植入材料的研究进展13-15
• 1.4 胫骨骨折内固定失效原因分析15
• 1.5 接骨板有限元分析研究现状15-17
• 1.5.1 国内研究现状16
• 1.5.2 国外研究现状16-17
• 1.6 本文的主要研究内容17-18
• 1.7 研究技术路线18-20
• 第二章 胫骨骨折内固定系统的建立20-34
• 2.1 胫骨骨折内固定系统结构设计20-26
• 2.1.1 接骨板的结构设计20-23
• 2.1.2 内固定螺钉的结构设计23-24
• 2.1.3 胫骨骨折的结构设计24-25
• 2.1.4 胫骨骨折系统的内固定方式25-26
• 2.2 胫骨骨折内固定系统有限元模型的建立26-33
• 2.2.1 有限元方法在骨折治疗领域中的应用26-27
• 2.2.2 力学模型的建立27-28
• 2.2.3 有限元模型的建立28-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 镁合金胫骨骨板的强度分析34-52
• 3.1 接骨板强度有限元分析34-42
• 3.1.1 内外弯曲载荷时接骨板的强度分析34-35
• 3.1.2 前后弯曲载荷时接骨板的强度分析35-37
• 3.1.3 压力载荷时接骨板的强度分析37-38
• 3.1.4 扭转载荷时接骨板的强度分析38-39
• 3.1.5 复合载荷时接骨板的强度分析39-42
• 3.2 接骨板的结构优化42-45
• 3.3 接骨板的强度计算45-50
• 3.3.1 抗弯强度计算45-47
• 3.3.2 抗扭强度计算47-48
• 3.3.3 抗压强度计算48-49
• 3.3.4 抗压弯强度计算49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 镁合金胫骨骨板的刚度分析52-70
• 4.1 接骨板的刚度介绍52
• 4.2 镁合金胫骨骨板的弯曲刚度分析52-60
• 4.2.1 弯曲刚度的分析理论52-54
• 4.2.2 弯曲刚度的模拟计算54-60
• 4.3 镁合金胫骨骨板的扭转刚度分析60-69
• 4.3.1 扭转刚度的分析理论60-61
• 4.3.2 扭转刚度的模拟计算61-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 镁合金接骨板的力学性能试验分析70-78
• 5.1 镁合金接骨板的抗弯性能试验70-73
• 5.1.1 抗弯试验目的70
• 5.1.2 抗弯试验方法70-72
• 5.1.3 抗弯试验过程72
• 5.1.4 抗弯试验结果72-73
• 5.2 镁合金接骨板的抗压性能试验73-76
• 5.2.1 抗压试验装置73-74
• 5.2.2 抗压试验方法74-75
• 5.2.3 抗压试验过程75
• 5.2.4 抗压试验结果75-76
• 5.3 本章小结76-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-88
• 附录88

【相似文献】

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李建昌;李俊昌;李俊达;;锁定加压接骨板内固定治疗老年桡骨远端骨折[A];玉溪市第五届骨科学术研讨会论文汇编[C];2011年

2 方铭;孙贤杰;曹铨;石钢;;锁定接骨板治疗老年肱骨近端骨折的近期疗效[A];2012年浙江省骨科学术年会论文集[C];2012年

3 陆江;武强;刘静;朱道仙;贺生中;;犬股骨骨折接骨板内固定与髓内针内固定的比较[A];第十三次全国养犬学术研讨会论文集[C];2009年

4 吴越;高雪;邢明伟;王冠博;翟承光;郭凤鸣;蔺东启;范宏刚;;内置支撑物治疗犬胫骨骨折[A];中国畜牧兽医学会2010年学术年会——第二届中国兽医临床大会论文集(上册)[C];2010年

5 肖登波;;纯钛肋骨接骨板内固定治疗多根多处肋骨骨折治疗体会[A];2012贵州省医学会胸心血管外科年会论文集[C];2012年

6 胡军;段洪;杨旭铭;张云峰;袁晓峰;尹劲;;锁定接骨板与解剖接骨板治疗锁骨骨折疗效分析[A];第六届西部骨科论坛暨贵州省骨科年会论文汇编[C];2010年

7 张瑞;姜振国;胡德亚;李军;郝跃峰;刘江文;;形状记忆合金接骨板内固定治疗锁骨骨折[A];第四次全国微创骨外科手术暨中西医结合骨科学术会议论文集[C];2005年

8 何齐芳;朱六龙;;双接骨板内固定治疗胫骨平台骨折疗效观察[A];2013中国工程院科技论坛暨浙江省骨科学学术年会论文摘要集[C];2013年

9 秦文;龚七一;;锁定接骨板治疗四肢远近端粉碎骨折的临床效果[A];第六届西部骨科论坛暨贵州省骨科年会论文汇编[C];2010年

10 袁尚锋;胡伟;雷桂平;熊智;李康贵;邱尔钺;魏振华;;小“T”型接骨板内固定治疗型接骨板内固定治疗R

本文编号：298889