应力强度因子对股骨干骨折接骨板裂纹扩展的分析

发布时间：2021-02-03 03:05

　　分析接骨板孔边裂纹前缘的应力强度因子分布,探究接骨板参数对裂纹扩展行为的影响。利用扩展有限元的方法计算裂纹前缘的应力强度因子,在ABAQUS中建立含预制裂纹的股骨干骨折内固定系统模型,观察裂纹位置和接骨板参数的变化对应力强度因子数值的影响。接骨板孔边的裂纹类型为复合型裂纹,张开型应力强度因子在裂纹扩展中起着主导作用;接骨板的工作长度对应力强度因子的数值影响较为显著,较大的接骨板厚度和宽度能明显降低裂纹的应力强度因子。 

【文章来源】：生物医学工程研究. 2020,39(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

裂纹的3种基本形式

式中,v为材料的泊松比。用KI 、KII 和KIII来表示应力强度因子的三种类型,裂纹的扩展力与应力强度因子的大小成正比,本研究利用扩展有限元法在不连续问题上的优势对三类应力强度因子的分布规律进行求解。3 材料与方法

选取一名成年健康男性,对其左股骨进行CT扫描得到DICOM文件,导入医用软件Mimics中分离出完整的股骨模型以STL格式保存。将模型在Geomagic Studio中打开,消除股骨表面的空洞和钉状物,得到的光顺股骨模型以Iges格式导入到SolidWorks中,见图3,并在股骨中段切除出3 mm的横形空隙模拟骨折,在骨折之间填充相同形状、尺寸的实体模拟愈合前期的骨痂。在ABAQUS中装配内固定系统的三维模型为简化模型,将螺钉视为圆柱体,接骨板上螺纹孔用光孔模拟。3.2 内固定模型的材料赋值

【参考文献】：
期刊论文
[1]接骨板不同螺钉布局下骨愈合过程有限元分析[J]. 方润心,纪爱敏,盛伟,龙登燕,陈长胜.  医用生物力学. 2018(05)
[2]150例四肢长骨干骨折内固定术后钢板断裂原因分析[J]. 刘征,田学东.  中国骨与关节损伤杂志. 2017(09)
[3]基于有限元分析的股骨干骨折内固定系统多因素的正交试验设计[J]. 盛伟,纪爱敏,陈长胜.  生物医学工程研究. 2017(02)
[4]四肢骨折钢板内固定断裂因素分析及对策[J]. 刘宗超,刘勇,王振龙,付至江,韦章超,刘世贵,马川.  泸州医学院学报. 2016(03)
[5]基于扩展有限元的钛合金层合结构裂纹扩展特性研究[J]. 肖山,毕金英,孙彦鹏.  航空制造技术. 2015(17)
[6]人体主股骨接骨板断裂失效分析[J]. 王荣,杨星红.  腐蚀科学与防护技术. 2013(06)
[7]螺钉数量对钢板螺钉内固定结构载荷的生物力学影响[J]. 张魁忠,吴柄华,徐聪,邓高荣,凌强,李太强.  中国组织工程研究与临床康复. 2009(43)
[8]150例骨科植入物可疑不良事件报告分析[J]. 张京航,周立新,田波,孙文竹.  中国药物警戒. 2009(05)



本文编号：3015800