拉压断裂模拟下中空皮质骨结构不同失效准则适应性分析

Adaptability Analysis of Different Failure Criteria on Hollow Cortical Bone Structure under Tensile and Compressive Fracture Simulation

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摘要目的探究适合模拟中空皮质骨结构在拉伸与压缩断裂模式下的失效准则.方法根据前期压缩与弯曲实验数据,结合断裂仿真,对比不同失效准则模拟结果,确定模拟准确度.结果压缩载荷下,应用主应变与不变量应变失效准则模拟断裂载荷与实验数值差异小于5％,同时断裂模式也与实验相符,说明两种失效准则可准确预测皮质骨压缩断裂;弯曲载荷下,应用等效应变与不变量应变失效准则模拟皮质骨断裂载荷与实验数值差异小于5％,且断裂模式也与实验相符,说明两种失效准则可准确预测弯曲断裂.结论不同失效准则模拟的准确程度主要取决于应变增速是否符合当前载荷环境下骨单元变形实际情况,应变增速过快或过缓会导致结构提前或滞后断裂.断裂模拟方法能够适应多数部位与形状的皮质骨结构,可广泛应用于探究不同载荷环境下的适合失效准则,从而协助获取各部位皮质骨强度极限,为临床中提高骨断裂预测精度与掌握骨折发生条件提供数据支撑.