DOI: 10.12307/2024.035
不同数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性
范若寻1
刘杰2
贾政斌3
1.扬州工业职业技术学院,交通工程学院,江苏省扬州市 225000;吉林化工学院,航空工程学院,吉林省吉林市 1320222.吉林化工学院,航空工程学院,吉林省吉林市 1320223.北京航空航天大学,生物与医学工程学院,北京市 100191
摘要：背景:当前针对皮质骨结构的断裂模拟主要有基于单元瞬时失效、连续损伤力学以及扩展有限元理论3种方法.虽然断裂模拟文献众多,但却鲜有研究比较3种断裂方法的模拟精度.
目的:探究3种数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性与适用性.
方法:首先针对大鼠股骨样本进行三点弯曲实验,然后依据样本微观扫描影像建立大鼠股骨有限元模型,分别采用3种数值方法模拟皮质骨结构在三点弯曲载荷下的断裂,通过将预测断裂载荷及断裂模式与实验结果进行对比,以判定各方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性.
结果与结论:①由于单元失效策略不同,3种数值方法针对同一股骨有限元模型预测所得断裂进程存在明显差异;②结果显示基于连续损伤力学理论的断裂模拟与实验结果一致性更好;③通过与实验对比可以找到更适合模拟皮质骨结构弯曲断裂的数值方法,通过观测不同数值方法预测断裂参数差异并解析差异存在的原因,能够为各数值方法确定断裂模拟的适用范围,以提高仿真精度.
关键词：皮质骨断裂模拟单元瞬时失效连续损伤力学扩展有限元
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R683(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2024-04-21
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：6( 1895-1900 )
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