骨钻削是医疗骨外科以及整形外科手术中的一项基本操作,在钻削过程中不可避免会产生大量的热量。而骨钻孔属于半封闭式加工,并且皮质骨的传热系数较低,这会使钻孔附近热量聚集,温度升高。较高的温度会使钻孔附近骨组织产生热损伤,严重热损伤则会导致骨坏死,这违背了骨科手术的初衷,故获取皮质骨钻削区的温度分布对医疗骨外科手术有重要意义。考虑到目前的测温方法无法准确获得皮质骨钻孔区附近的温度分布,因此,本文基于传热学理论建立了皮质骨钻削过程中的温度分布数学模型,并采用有限元软件(ABAQUS)动态模拟了皮质骨钻削过程,分析了皮质骨钻削过程中的温度分布及其热影响区,该论文研究的主要内容如下:(1)通过分析皮质骨钻削过程中热量的分布与来源,得到皮质骨钻削过程中的热源模型及其运动规律,基于此建立了皮质骨钻削过程中的导热微分方程,并给出了求解的单值性条件。(2)运用热源法求解了静止点热源的温度分布,进而推导了其移动点热源的温度分布,最终得到皮质骨钻削过程中的温度分布预测模型,并应用共轭梯度法,反演推导了皮质骨钻削过程中的能量分配系数。(3)搭建了皮质骨钻削试验平台,验证建立的皮质骨钻削过程中的温度分布预测模型,并根据预测模型分析了沿不同深度和不同径向距离的皮质骨温度分布规律以及不同钻削条件(主轴转速、进给速度、钻头直径)对皮质骨钻削温度的影响。(4)定义了热影响区,基于ABAQUS建立了皮质骨钻削的三维有限元模型,动态模拟皮质骨钻削过程并观测其温度变化规律与热影响区,结合建立的温度预测模型计算了特定钻削条件下的热影响区。