对有限元建模方法的评估,以预测定制的骨盆植入物中的压缩螺丝故障
Yuhui Zhu1, Ata Babazadeh-Naseri1, Matthew R W Brake1
1Department of Mechanical Engineering, Rice University, Houston, TX, United States.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|September 5, 2024
概括
对定制的骨盆植入物进行了有限元 (FE) 螺丝建模方法的比较. 阿巴克斯BL-CL方法和基于代物理学的方法准确地预测了螺丝故障,BL-CL在阿巴克斯中效率最高.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 整形外科手术 整形外科手术
背景情况:
- 3D打印的定制骨盆植入物在癌症手术中使用.
- 对于盆腔植入物,需要提高压缩螺丝的耐用性.
- 准确预测螺丝故障对于植入物寿命至关重要.
研究的目的:
- 评估六种有限元 (FE) 螺丝建模方法.
- 为了比较它们在预测螺丝拉出和疲劳失败方面的准确性.
- 为了确定定制的骨盆植入物最有效的计算方法.
主要方法:
- 实施了六种FE螺丝建模方法:TIE,BL-CF,BL-CL,ISO,ORT和FOR.
- 评估方法使用FE模型的定制骨盆植入物与部置换.
- 在模拟的步态循环负荷下,预测了螺丝轴力,拉出和疲劳失败.
主要成果:
- 基于物理学的代方法 (ISO,ORT,FOR) 和BL-CL准确地预测了螺丝拉伸和疲劳失败.
- 阿巴克斯BL-CL方法显示了最短的计算时间.
- 在代方法中,FOR方法需要最少的代.
结论:
- 建议使用Abaqus BL-CL方法来预测Abaqus内部定制骨盆假肢的螺丝故障.
- 基于代物理的FOR方法是外部FE软件的最佳选择.
- 精确的螺丝模拟提高了定制骨盆植入物的耐用性和可靠性.
