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髋关节植入物的参数化定义及其脚本

3年前浏览3003
受损关节通过植入假肢,是较为常见的医疗手术。上次有发过 髋关节植入物的仿真和优化 内容,其中优化部分涉及到的参数化定义,在此加以详细说明。


如下图所示,茎系统和颈组件结合,为配合病人的骨骼结构,需设计一系列髋关节植入物,以达到恢复患者腿部长度、关节稳定性和运动范围,以达到均衡腿长、减轻撞击、优化运动范围、确保最佳的关节稳定性。
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参数化定义
通过Abaqus/CAE建立植入物几何,并标注对应的关联尺寸。
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通过脚本参数化定义:茎长度、茎尺寸;颈部长度、颈部角度;头部高度、头部半径等尺寸。具体见脚本内容。
装配定位
因为植入物和骨水泥分别创建,需要组装到对应位置。植入物在中轴线上旋转9°和10°,以符合 ISO 7206/4 测试规范,同时,植入物和骨水泥的几何合并,植入物嵌入骨水泥块,通过共用节点避免定义接触。
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网格划分
植入物和骨水泥均采用二次四面体实体单元,植入物和骨水泥通过界面共节点实现连接,当嵌入物尺寸更改,网格自动划分,确保网格质量。
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网格尺寸可以局部细化,植入物的“颈部区域”,设置更高的网格分辨率。
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载荷设置
测试负载作为点载荷,应用于植入物的参考点;其中,参考点通过运动耦合约束与植入物连接,确保载荷均匀分布于载荷表面,同时,固定骨水泥块周围。
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医疗器具仿真体系网格处理科普理论Abaqus
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首次发布时间:2021-04-25
最近编辑:3年前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
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