螺旋孔隙多孔鈦孔結構表征及壓縮力學行為模擬研究.pdf

1、利用鈦絲燒結法制備的螺旋孔隙多孔鈦因其具有良好的力學和生物相容性,在骨修復領域有著巨大的應用潛力。但是,螺旋孔隙多孔鈦孔結構的破壞機制尚不明確,限制了其進一步應用。因此,本文在對多孔鈦的孔結構進行表征的基礎上，采用數(shù)值模擬技術對多孔鈦的壓縮力學行為進行了研究,得到了如下結果:
　　所制備的螺旋孔隙多孔鈦可由三維孔結構單胞按照一定的規(guī)律鋪排而成。分析表明多孔鈦的孔隙度主要與螺旋體的鈦絲直徑 Tid、螺旋中徑2D、節(jié)距t、層間距h以及

2、鄰間距s有關,并給出了多孔鈦的孔隙度P的表達式和限制條件。其中,螺旋體的螺旋中徑和鈦絲直徑的減小,或者螺旋體的鄰間距、節(jié)距以及層間距的增大,均有助于增加多孔鈦的孔隙度。特別的,基于單胞的螺旋孔隙多孔鈦的孔隙度**P隨著鈦絲的直徑*Tid的減小或孔結構單胞的邊長*stD以及螺旋體的層間距h*的增大而增大。
　　螺旋孔隙多孔鈦單胞的壓縮力學性能主要取決于它的孔隙度以及燒結頸的相對尺寸。多孔鈦單胞的壓縮力學性能隨著孔隙度的增大而減小。具

3、體來說,多孔鈦單胞的壓縮屈服強度和彈性模量隨著鈦絲直徑的增大而增大,隨著孔結構單胞的邊長的增大而減小。經(jīng)過分析獲得了孔隙度對多孔鈦單胞的壓縮屈服強度和彈性模量的影響的表達式。
　　多孔鈦在受到壓縮載荷時,應力集中主要出現(xiàn)在燒結頸處。燒結頸對多孔鈦單胞的壓縮力學性能的影響主要取決于燒結頸的相對直徑,而燒結頸的相對長度對其影響較小。單胞內(nèi)三個燒結點中,雙自由端位置處的燒結頸對多孔鈦單胞壓縮力學性能的影響最大。隨著燒結頸相對直徑的增大,