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非融合人工椎体疲劳实验与有限元仿真

     

摘要

研究一种新型非融合人工椎体(AVB)的疲劳寿命,为投入临床应用提供参考.利用AVB样件进行疲劳试验,采用500万次2 Hz 0.3 kN的正弦轴向压力对其进行疲劳实验,观察其疲劳特性,实验前后清洗AVB,用电子称来检测其机械磨损量,在Workbench中对人工椎体模型进行受力分析与疲劳分析,然后将仿真结果与实验结果对比.结果显示:由钛合金与医用硅胶组装而成的AVB的结构合理,在200~300万次疲劳试验后,力学性能趋于稳定,500万次疲劳试验后,没有出现裂纹破坏等失效,机械磨损量小,应力远低于其屈服强度;有限元仿真显示其有较高的疲劳寿命.研究认为,此非融合AVB结构合理,能够满足长期植入人体的设计要求.%The paper studies a new type of non-fusion artificial vertebral body(AVB)of the fatigue life,and provides reference for clinical application.Using AVB model to do the Fatigue tests,the fatigue test for 5 million 2 Hz 0.3 kN sinusoidal pressure to observe it's fatigue characteristics,cleaning AVB before and after the experiment and weighing for the detection of the mechanical wear,within the Workbench of artificial vertebral body model of stress analysis and fatigue analysis,and then compared the simulation results with the experimental results.The results showed that the AVB made of titanium alloy and medical silica has reasonable structure,after 200~300 million times fatigue test it's mechanical properties become stabilized;after 500 million times fatigue test,there was no crack damage failure,only small mechanical wear,stress far below the yield strength,finite element simulation shows it have a high fatigue life.The design of non-fusion AVB structure is reasonable,and can satisfy the needs for the design requirements of human body for long-term use.

著录项

  • 来源
    《天津理工大学学报》|2017年第3期|16-19|共4页
  • 作者单位

    天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;

    天津第四中心医院,天津300140;

    天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;

    天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;

    天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 计算机仿真;
  • 关键词

    人工椎体; 关节植入物; 疲劳寿命; 生物力学;

  • 入库时间 2023-07-25 21:57:15

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