基于ABAQUS的皮質(zhì)骨鉆削性能的仿真和試驗研究.pdf

1、鉆削在骨折治療和骨科重建中應(yīng)用廣泛，例如股骨頭壞死的治療、內(nèi)固定手術(shù)、高血壓腦出血病人的細(xì)孔鉆顱等。由于鉆削過程的刀具和骨在接觸時會不停的相互摩擦，與此同時，大量的摩擦能將會轉(zhuǎn)化成熱能，使骨溫度逐步上升，從而可能導(dǎo)致皮質(zhì)骨以及骨內(nèi)的熱壞死現(xiàn)象。通過對鉆削力值、鉆削溫度變化情況和刀具幾何形狀的研究可為減輕鉆削熱提供參考，為臨床骨鉆操作的機能化發(fā)展提供數(shù)據(jù)參考。
　　本文運用ABAQUS有限元仿真軟件模擬了皮質(zhì)骨的鉆削過程。通過鉆削操

2、作中鉆削力和鉆削溫度所體現(xiàn)的鉆削性能來預(yù)報鉆削模型，并運用鉆削試驗對皮質(zhì)骨的鉆削過程進行驗證，研究過程如下:
　　1、有限元:通過了解皮質(zhì)骨鉆削試驗的特殊性，確立模型所需參數(shù)、建立合理網(wǎng)格以及邊界條件等，應(yīng)用Abaqus6.11有限元仿真軟件仿真皮質(zhì)骨的鉆削過程。通過對鉆削用量，即鉆頭直徑、進給速度、轉(zhuǎn)速按照正交三因素三水平表格安排仿真實驗。再將鉆削結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，得出鉆削三用量與鉆削力、鉆削溫度之間的仿真預(yù)報模型。
　　

3、2、數(shù)據(jù)處理:基于回歸正交試驗，對皮質(zhì)骨所用鉆削參數(shù)進行分配，建立試驗正交表格;將模擬數(shù)據(jù)的輸出值導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件MATLAB，運用多元線性回歸原理擬合出鉆削用量與鉆削力、鉆削溫度之間的關(guān)系，建立鉆削用量有關(guān)鉆削力、鉆削溫度的預(yù)報模型。
　　3、試驗:為了與有限元具有可比性，試驗的數(shù)據(jù)安排采用有限元所用的正交表數(shù)據(jù)，對新鮮豬股骨的皮質(zhì)骨部分進行鉆削操作，對比相同條件下有限元和試驗的鉆削力、鉆削溫度的變化規(guī)律，檢驗有限元模型的正確性