內(nèi)固定外踝骨折并下脛腓分離弧翼狀鋼板的有限元分析.pdf

1、目的：對(duì)新型內(nèi)固定外踝骨折并下脛腓分離弧翼狀鋼板(簡(jiǎn)稱弧翼鋼板)進(jìn)行有限元分析，了解在不同載荷情況下鋼板局部受力情況，為鋼板設(shè)計(jì)的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)參考。 方法：用三維繪圖軟件建立鋼板實(shí)體模型，導(dǎo)入有限元軟件ANSYS9.0，在微機(jī)上根據(jù)已經(jīng)提供的鋼板生物力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算鋼板承受彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷以及抗弧翼合抱載荷下的應(yīng)力分布情況，根據(jù)不同設(shè)計(jì)變量下的鋼板計(jì)算數(shù)據(jù)，顯示不同載荷下鋼板呈現(xiàn)的不同受力狀況。 結(jié)果：1.應(yīng)力分布：垂直方

2、向?qū)∫礓摪迨簳r(shí)，弧翼鋼板主體主要應(yīng)力集中區(qū)域呈現(xiàn)以中心圓、近端兩圓為中軸的縱“8”字形分布，最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在弧翼與鋼板主體上表面的四個(gè)交匯點(diǎn)；固定鋼板主體對(duì)弧翼橫向施壓時(shí)，應(yīng)力主要集中在弧翼的中下段、弧翼與板主體相交部位、中心圓邊緣，最大應(yīng)力處于弧翼中下1/4的兩背側(cè)邊緣；扭轉(zhuǎn)鋼板時(shí)，應(yīng)力最大區(qū)域集中于中心圓沿縱軸方向兩側(cè)切點(diǎn)。 2.抗彎模擬計(jì)算結(jié)論：(1)圓孔數(shù)量：隨圓孔數(shù)量由少到多，鋼板最大應(yīng)力呈增大趨勢(shì)，鋼板最大位移呈

3、增加趨勢(shì)，但變化幅度較小，僅有中心孔的鋼板應(yīng)力分布為沿圓四周向弧翼方向伸展的蝴蝶形，有三個(gè)孔的鋼板應(yīng)力分布與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)差異不明顯，應(yīng)力值處于安全范圍，增加圓孔減重的設(shè)計(jì)合理。 (2)中心圓孔大?。轰摪逯行目變?nèi)側(cè)圓半徑增加時(shí)，板最大應(yīng)力點(diǎn)及最大位移呈減低趨勢(shì)，減低幅度較小，應(yīng)力分布與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)差異不明顯，應(yīng)力值處于安全范圍，可以考慮增加內(nèi)側(cè)表面圓的大小。 (3)板主體截面形狀：鋼板截面為弧形時(shí)比方形時(shí)最大應(yīng)力增加，但位移略減低

4、，兩者應(yīng)力分布不同，前者更集中于弧翼與主體相交的邊緣及邊緣的延伸，難以評(píng)價(jià)兩者優(yōu)劣。 (4)材料變化：鈦質(zhì)板與不銹鋼板相比受到損壞時(shí)的彎曲外力差別不明顯，選用彈性模量適當(dāng)?shù)牟牧细欣诠钦塾稀?(5)板長(zhǎng)：板長(zhǎng)由34mm(每隔3mm)變化至46mm時(shí)，最大應(yīng)力值呈增大趨勢(shì)，最大位移呈增大趨勢(shì)，應(yīng)力分布變化不明顯，但隨著板長(zhǎng)的增加，應(yīng)力和位移變化的幅度逐漸減小，因此可以考慮適當(dāng)減少板長(zhǎng)。 結(jié)論：1.有限元分析清晰