载荷速率对股骨颈骨折裂纹扩展影响的有限元分析
郑利钦1
林梓凌2
陈心敏1
梁子毅1
李木生1
郑永泽1
1.广州中医药大学第一临床医学院,广东省广州市,5104052.广州中医药大学第一附属医院创伤骨科,广东省广州市510405;广州中医药大学岭南医学研究中心,广东省广州市510405
摘要：背景:骨折发生发展是个动态过程,传统有限元方法不能很好地预测及展示骨折发生的确切起点、骨质断裂过程及该过程的应力、应变、裂纹扩展情况.目的:模拟不同跌倒载荷速率对股骨颈骨折裂纹扩展的影响.方法:将1名健康志愿者的股骨原始CT数据导入Mimics19.0软件,经区域增长、编辑笼罩、光滑、包裹等重建股骨近端三维有限元模型,并在Hypermesh14.0中进行松质骨、皮质骨网格划分、定义材料属性、设定边界条件、模拟股骨内旋、内收位跌倒状态、加载载荷-时间函数[F1=2 500t、F2=(10 000/3)t、F3=5 000t、F4=10 000q等前处理,将生成的K文件导入LS-DYNA求解器中运算.结果 与结论:①骨折起始裂纹均出现在股骨颈下后方,初始裂纹长度呈载荷速率依赖性;②皮质骨断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧,随着载荷速率升高,应力分布从转子间逐渐向股骨颈缩小;③股骨颈的压缩应变主要集中在股骨颈下后方,在裂纹走行处出现最大应变值;④载荷速率越高皮质骨越早发生断裂,断裂历程越短,裂纹扩展速率越高,骨折线逐渐变粗糙并上移,形成头下型骨折,同时Pauwels角也随之增大;⑤结果说明,载荷速率会改变股骨颈骨折裂纹扩展行为,进而影响髋部骨折类型.
关键词：跌倒载荷速率股骨颈骨折裂纹扩展断裂力学有限元跌倒CT数据股骨头下骨折
分类号：R459.9(治疗学)R318.01(医用一般科学)
资助基金：国家自然科学基金(81673996)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：5( 3148-3152 )
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