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电子束增材制造多孔骨支架的选用与疲劳性能研究
1
作者
谢海琼
甘道其
+3 位作者
刘飞
谢海涛
杨白银
周天宇
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期348-357,共10页
增材制造多孔结构具有优良的力学仿生和促骨长入性能,支持骨科植入假体在体内的长期稳定。本研究采用三周期极小曲面(TPMS)法和电子束熔融技术(EBM)设计并制备了仿骨小梁多孔结构,通过微计算机断层扫描技术(Micro-CT)和力学疲劳实验研...
增材制造多孔结构具有优良的力学仿生和促骨长入性能,支持骨科植入假体在体内的长期稳定。本研究采用三周期极小曲面(TPMS)法和电子束熔融技术(EBM)设计并制备了仿骨小梁多孔结构,通过微计算机断层扫描技术(Micro-CT)和力学疲劳实验研究它们的孔隙特性、机械力学和疲劳性能,提出了一套新颖的适用于骨科植入假体的选用方法,以满足孔隙连通、力学稳定和高周疲劳寿命的需求。Micro-CT和扫描电镜(SEM)表征发现,单元尺寸≥1.5 mm的多孔支架具有仿生的孔径(748μm)和良好的孔隙连通性;TPMS-Gyroid支架的力学稳定性和可靠性优于TPMS-Diamond支架,所建立的Gibson-Ashby方程可为钛合金多孔支架的设计提供力学性能预测;支架在应力水平为0.2时的疲劳寿命>106次,满足植入材料的长期安全使用要求,其弹性模量与人体松质骨的弹性模量相似(0.1~1.1 GPa)。疲劳行为的研究还发现,疲劳棘轮和疲劳损伤是引发多孔支架失效的主要原因。在设计金属多孔支架结构时,可通过增大支架单元尺寸来减少裂纹萌生的缺口数量,有助于提高支架的疲劳寿命。
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关键词
电子束熔化
三周期极小曲面
多孔支架
力学性能
疲劳寿命
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职称材料
面向畸形矫治的可重构线位移变刚度关节设计与特性研究
被引量：
1
2
作者
周杰
吴小勇
+1 位作者
汪从哲
王玉金
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期187-198,共12页
为满足肢体矫形机器人在矫治过程中对跨区间刚度动态调整的迫切需要,借鉴凸轮和斜劈滑块变刚度原理,创新地提出了一种基于斜劈凸轮的新型可重构线位移变刚度关节。阐明了通过调整斜劈凸轮机构组数、弹簧刚度、斜劈下降距离,实现关节刚...
为满足肢体矫形机器人在矫治过程中对跨区间刚度动态调整的迫切需要,借鉴凸轮和斜劈滑块变刚度原理,创新地提出了一种基于斜劈凸轮的新型可重构线位移变刚度关节。阐明了通过调整斜劈凸轮机构组数、弹簧刚度、斜劈下降距离,实现关节刚度重构的工作原理,并以此开展关节系统设计。揭示了关节主、被动变刚度机制,构建了关节等效刚度模型。借助数值分析软件,建立了关节变刚度理论数学模型,研究了关节等效输出刚度和输出力的分布特性。建立了关节虚拟样机模型,开展了关节性能仿真,验证了关节刚度理论模型的正确性。将所设计变刚度关节应用于肢体矫形机器人,关节等效输出刚度在34.08~2762.64 N·mm^(-1)间调整时,矫形机器人刚度可在689.94~6250.41 N·mm^(-1)间调控,满足畸形矫治作业需求。
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关键词
变刚度关节
机器人
畸形矫治
可重构
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职称材料
题名
电子束增材制造多孔骨支架的选用与疲劳性能研究
1
作者
谢海琼
甘道其
刘飞
谢海涛
杨白银
周天宇
机构
重庆邮电
大学
先进制造工程学院
陆军军医大学第一附属医院运动医学中心
赣州兴国县人民
医院
骨科科室
出处
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期348-357,共10页
基金
国家自然科学基金(52205250)
重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202100650)
重庆市自然科学基金面上项目(cstc2020jcyj-msxmX0887)。
文摘
增材制造多孔结构具有优良的力学仿生和促骨长入性能,支持骨科植入假体在体内的长期稳定。本研究采用三周期极小曲面(TPMS)法和电子束熔融技术(EBM)设计并制备了仿骨小梁多孔结构,通过微计算机断层扫描技术(Micro-CT)和力学疲劳实验研究它们的孔隙特性、机械力学和疲劳性能,提出了一套新颖的适用于骨科植入假体的选用方法,以满足孔隙连通、力学稳定和高周疲劳寿命的需求。Micro-CT和扫描电镜(SEM)表征发现,单元尺寸≥1.5 mm的多孔支架具有仿生的孔径(748μm)和良好的孔隙连通性;TPMS-Gyroid支架的力学稳定性和可靠性优于TPMS-Diamond支架,所建立的Gibson-Ashby方程可为钛合金多孔支架的设计提供力学性能预测;支架在应力水平为0.2时的疲劳寿命>106次,满足植入材料的长期安全使用要求,其弹性模量与人体松质骨的弹性模量相似(0.1~1.1 GPa)。疲劳行为的研究还发现,疲劳棘轮和疲劳损伤是引发多孔支架失效的主要原因。在设计金属多孔支架结构时,可通过增大支架单元尺寸来减少裂纹萌生的缺口数量,有助于提高支架的疲劳寿命。
关键词
电子束熔化
三周期极小曲面
多孔支架
力学性能
疲劳寿命
Keywords
electron beam melting
triply periodic minimal surface
porous scaffold
mechanical property
fatigue life
分类号
R318 [医药卫生—生物医学工程]
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职称材料
题名
面向畸形矫治的可重构线位移变刚度关节设计与特性研究
被引量：
1
2
作者
周杰
吴小勇
汪从哲
王玉金
机构
重庆理工
大学
机械工程学院
陆军军医大学第一附属医院运动医学中心
重庆邮电
大学
先进制造工程学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期187-198,共12页
基金
国家自然科学基金(52305248)
中国博士后科学基金(2023M734262)
重庆市教委项目(HZ2021011)资助。
文摘
为满足肢体矫形机器人在矫治过程中对跨区间刚度动态调整的迫切需要,借鉴凸轮和斜劈滑块变刚度原理,创新地提出了一种基于斜劈凸轮的新型可重构线位移变刚度关节。阐明了通过调整斜劈凸轮机构组数、弹簧刚度、斜劈下降距离,实现关节刚度重构的工作原理,并以此开展关节系统设计。揭示了关节主、被动变刚度机制,构建了关节等效刚度模型。借助数值分析软件,建立了关节变刚度理论数学模型,研究了关节等效输出刚度和输出力的分布特性。建立了关节虚拟样机模型,开展了关节性能仿真,验证了关节刚度理论模型的正确性。将所设计变刚度关节应用于肢体矫形机器人,关节等效输出刚度在34.08~2762.64 N·mm^(-1)间调整时,矫形机器人刚度可在689.94~6250.41 N·mm^(-1)间调控,满足畸形矫治作业需求。
关键词
变刚度关节
机器人
畸形矫治
可重构
Keywords
variable stiffness joint
robot
deformity correction
reconfiguration
分类号
TH12 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
电子束增材制造多孔骨支架的选用与疲劳性能研究
谢海琼
甘道其
刘飞
谢海涛
杨白银
周天宇
《中国生物医学工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
面向畸形矫治的可重构线位移变刚度关节设计与特性研究
周杰
吴小勇
汪从哲
王玉金
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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