超声手术刀疲劳试验系统研制及实验

发布时间：2025-01-07 04:19

　　超声手术刀是一种通过刀杆高速振动以实现生物体切割、分离的外科手术器械,在外科手术中具有高精度、止血快、产生烟雾少等优点。超声手术刀在工作时会产生高频振动,工作频率为55kHz的超声手术刀振幅约为50μm,在工作1小时后,超声手术刀内部的应力循环次数即可达到1.98×10～8次,容易发生疲劳损坏。目前常见的超声手术刀大多是采用TC4钛合金加工制作的,关于TC4钛合金的超高周疲劳(应力循环次数大于10～7周次)的研究都是基于超声疲劳试验方法进行的。超声疲劳试验技术是一种能够快速对金属材料进行超高周疲劳试验的试验方法,目前常见的超声疲劳试验系统工作频率为20kHz。本文建立55kHz超声疲劳试验系统,为了更好的研究超声手术刀的疲劳特性,对TC4钛合金进行疲劳试验,探索频率、温度、应力等参数对TC4钛合金疲劳寿命的影响,以期进一步提高超声手术刀的抗疲劳性能。本文首先设计了磁致伸缩式超声换能器作为试验系统的驱动装置、圆锥形超声变幅杆作为振幅放大装置,通过理论计算满足55kHz共振频率的换能器及变幅杆,并利用有限元分析方法来仿真设计结果,对加工制作的换能器及变幅杆进行测试;然后在超声驱动系统上集成应...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超声手术刀结构

的结构及其工作特点主要包含三部分：超声波换能器、复合型变幅杆以及刀具。量转化，把电能转化成机械能，超声波换能器通常是利用实现工作的[6]。超声波换能器能够根据超声手术刀在切割组度，来调节电信号从而控制能量。超声工具头包括刀头与刀能经由刀杆传递到刀头上。图1.1即为一种超声手....

图1.2超声波发生器

结构及其工作特点要包含三部分：超声波换能器、复合型变幅杆以及刀具转化，把电能转化成机械能，超声波换能器通常是利现工作的[6]。超声波换能器能够根据超声手术刀在切割，来调节电信号从而控制能量。超声工具头包括刀头与经由刀杆传递到刀头上。图1.1即为一种超声手术刀。图1.1....

图1.3超声疲劳试验系统简图

图1.4USF-2000超声疲劳试验机

图1.4USF-2000超声疲劳试验机究目的和主要工作内容研究目的是设计出研究TC4钛合金在55kHz频率系统的应力、振幅、温度等参数可调，在对材料进改善超声手术刀抗疲劳性能的方法。超声疲劳试验器提供激励电信号，经超声波换能器将电信号转化机械振动振幅放大，激励将作....

本文编号：4024486