有限元法分析不同负荷下髋臼区的应力分布

发布时间：2017-09-09 22:48

  本文关键词：有限元法分析不同负荷下髋臼区的应力分布

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【摘要】：背景:髋骨形状不规则,解剖结构复杂,难以测量其应力分布及传导过程。目的:基于CT数据,建立髋骨、股骨上段三维有限元模型,分析正立位下加载不同负荷时髋臼区的应力分布与传递特点,探索髋骨骨折的力学机制。方法:选择1名成年健康男性进行髋部CT扫描,获得影像数据,将数据导入Mimics 14.0,建立髋骨、股骨上段的三维模型;再经过划分网格、赋材质、转化为有限元模型,利用有限元分析软件Ansys 13.0计算负荷300,600,900,1 200 N时,髋臼前壁、髋臼顶部、髋臼后壁的应力分布,髋臼各区应力值及髋臼单元的位移变化。结果与结论:(1)成功建立了髋骨和股骨的三维模型,包括284 183个结点、160 665个单元;(2)髋臼区应力分布特点:正立位各负荷下,应力最大值位于髋臼顶部后上方区域,后壁次之,前壁最小;应力经4条途径传递:经髋臼顶部向临近髂骨、沿骨盆界线向骶髂关节、向髋臼窝内传导、沿耻骨支方向传导;随加载负荷的增大,应力值增大,传导距离变远,髋臼单元应变量增大;(3)结果提示,基于CT数据应用Mimics 14.0软件建立的髋臼区三维模型仿真性高,可行有限元试验分析其不同负荷下的应力分布,为髋关节人工假体的设计提供指导数据。
【作者单位】： 沧州医学高等专科学校;河北医科大学;
【关键词】： 髋臼 有限元分析 应力 物理 组织工程 骨科植入物 数字化骨科 三维有限元模型 应力分析
【基金】：2015年度沧州市科学技术研究与发展指导计划项目(151302001)~~
【分类号】：R68;R318.01
【正文快照】： 0引言Introduction 骨盆主要由左右髋骨、骶骨和尾骨借骨连接构成,是人体重要的承重器官,支撑上半身的质量并传递至下肢,是人体力学传导的主轴。成人髋骨由髂骨、坐骨、耻骨融合而成,三者的融合部位形成髋臼,与股骨头组成髋关节。髋臼是股骨与髋骨之间应力传导的中心部位,在

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