跟骨骨折后加钢板内固定的有限元分析
1.1 分析模型:


Fig 2整体模型
如图Fig1与Fig 2所示,在跟骨骨折处加上钢板内固定,对加钢板后的整个模型进行有限元分析。
1.2 边界条件:
施加的作用力为F=700N。作用在胫骨上。如图Fig 3所示。
固定面选择与地面接触的几个凸起面。如图Fig 4所示。
Model (B4) > Static Structural (B5) > Figure3

Fig 2 力的施加
Model (B4) > Static Structural (B5) > Figure 4

Fig 4 支撑面
1.3 网格划分:

Fig 5 网格划分
Model (B4) > Mesh
Inflation | |
Use Automatic Inflation | None |
Inflation Option | Smooth Transition |
Transition Ratio | *** |
Maximum Layers | *** |
Growth Rate | *** |
Inflation Algorithm | *** |
View Advanced Options | *** |
Statistics | |
Nodes | *** |
Elements | *** |
对整个模型进行网格划分,共划分34725个elements和66886个nodes,具体网格划分结果见图Fig5 。
1.4 分析结果:
应力图

Fig 6 整个模型的应力分布

Fig7应力为30MPa以上的应力分布
从图6中可知,整个模型产生的最大应力为177.9Mpa。从图7中可看出,整个模型中,应力大于30Mpa的地方都位于所加的钢板上。

Fig 8距骨、跟骨的应力分布

Fig 9跟骨的应力分布

Fig 10距骨的应力分布

Fig 11脚底趾骨的应力分布

Fig 12 趾骨的应力分布

Fig 13脚各骨的应力分布
从图8跟图13中可看出距骨、跟骨、趾骨等各骨的应力分布。从结果中可知在各骨中,产生的最大应力为24.028Mpa,最大应力位于跟骨上。距骨产生的最大应力为16.316Mpa。
位移图

Fig 13整个脚板的位移图

Fig 14整个模型的位移图

Fig15跟骨位移图

Fig16钢板位移图
图13~16为整个模型在受到700N 力的作用下所产生的位移图,其中:跟骨产生的最大位移为0.092509mm。所加的钢板、螺钉产生的最大位移为0.09361mm。
Material Data
1.5分析中的材料数据:
骨头:
GU > Constants
Density | 1.7e-006 kg mm^-3 |
TABLE 25GU > Isotropic Elasticity
Young's Modulus MPa | Poisson's Ratio | Bulk Modulus MPa | Shear Modulus MPa |
*** | *** | *** | *** |
钢板:
Structural Steel > Constants
Density | 7.85e-006 kg mm^-3 |
TABLE 38Structural Steel > Isotropic Elasticity
Young's ModulusMPa | Poisson's Ratio | Bulk Modulus MPa | Shear Modulus MPa |
*** | *** | *** |
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