羟基磷灰石材料用于骨缺损植入时应力分析的数值模拟研究

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多孔羟基磷灰石的内在结构直接影响了其作为植入体的力学与生物相容性,在大量阅读国内外文献资料的基础上,以多孔羟基磷灰石植入材料作为研究对象,利用Pro/E软件建立羟基磷灰石植入体及股骨中端的几何模型;利用三维有限元方法,在MARC软件下对前面建立的几何模型在不同载荷作用的情况下进行数值模拟分析,并对不同羟基磷灰石植入体的力学性能进行比较研究。 本文通过对不同结构、不同载荷作用下羟基磷灰石植入体与股骨有限元分析计算,给出了VonMises应力图、σy应力图及相应的等高线图。并通过分析给出了应力分布的规律、各种情况下应力值的大小及发生的部位。模拟结果表明,羟基磷灰石植入体不同孔隙度的情况下,孔隙度小的结构有利于消除应力遮挡现象;羟基磷灰石植入体不同弹性模量的情况下,比股骨弹性模量小的植入体不会发生应力遮挡现象,有利于临床实践;羟基磷灰石植入体上孔的位置非均匀的情况更符合实际。 本文将有限元分析方法与计算机模拟技术相结合,分析了羟基磷灰石植入体自身及对股骨中端的应力分布的影响,为人工骨的植入的研究和设计提供了力学参考依据。
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