基于ABAQUS的皮质骨钻削性能的仿真和试验研究

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1、分类号：TG501．2密级：天津理工大学研究生学位论文基于ABAQUS的皮质骨钻削性能的仿真和试验研究(申请硕士学位)学科专业：机械工程研究方向：机械制造及其自动化作者姓名：张青云指导教师：胡亚辉副教授2014年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeFiniteElementAnalysisandExperimentalResearchofCorticalBoneDrillingPerformanceBasedonABAQUSByZh

2、angQingyunSupervisorHuYahuiJanuary2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：功嚅云签字日期：矽炒年2月杉日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解叁盗些兰太望有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨生墨墨

3、盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：劲荡云签字日期：加f舻年≥月≥罗日导师签名：饲重摊签字日期：功坤年2，月。拶日摘要钻削在骨折治疗和骨科重建中应用广泛，例如股骨头坏死的治疗、内固定手术、高血压脑出血病人的细孔钻颅等。由于钻削过程的刀具和骨在接触时会不停的相互摩擦，与此同时，大量的摩擦能将会转化成热能，使骨温度逐步上升，从而可能导致皮质骨以

4、及骨内的热坏死现象。通过对钻削力值、钻削温度变化情况和刀具几何形状的研究可为减轻钻削热提供参考，为临床骨钻操作的机能化发展提供数据参考。本文运用ABAQUS有限元仿真软件模拟了皮质骨的钻削过程。通过钻削操作中钻削力和钻削温度所体现的钻削性能来预报钻削模型，并运用钻削试验对皮质骨的钻削过程进行验证，研究过程如下：l、有限元：通过了解皮质骨钻削试验的特殊性，确立模型所需参数、建立合理网格以及边界条件等，应用Abaqus6．11有限元仿真软件仿真皮质骨的钻削过程。通过对钻削用量，即钻头直径、进给速度、转速按照正交三因素三水平表格安排仿真

5、实验。再将钻削结果进行数据处理，得出钻削三用量与钻削力、钻削温度之间的仿真预报模型。2、数据处理：基于回归正交试验，对皮质骨所用钻削参数进行分配，建立试验正交表格；将模拟数据的输出值导入数据处理软件MATLAB，运用多元线性回归原理拟合出钻削用量与钻削力、钻削温度之间的关系，建立钻削用量有关钻削力、钻削温度的预报模型。3、试验：为了与有限元具有可比性，试验的数据安排采用有限元所用的正交表数据，对新鲜猪股骨的皮质骨部分进行钻削操作，对比相同条件下有限元和试验的钻削力、钻削温度的变化规律，检验有限元模型的正确性和可用性，并得出皮质骨钻

6、削力以及钻削温度的预报模型。关键词：皮质骨ABAQUS钻削力钻削温度数据处理AbstractDrillinginthetreatmentoffractureandbonereconstruction，materialswidelyusedinthetreatmentoffemoralheadnecrosis，internalfixationoperation，finedrillcranialhypertensioncerebralhemorrhagepatients，etc．Inthedrillingprocessofcuttin

7、gtoolandbonecontactrubbingagainsteachother,alotoffrictionwillbeconvertedintothermalenergy,makethebonetemperatureisgraduallyincreased，whichcouldleadtobonenecrosisphenomenon．Basedondrillingforcevalue，drilling，thechangeofthetemperatureandthecuttingtoolgeometryresearchCan

8、providereferenceforreducingdrillinghot，forclinicalbonedrillingoperationdatareferenceforthedevelopmentofitsfunction．Inthispap