【正文】 40和從屬節(jié)點股骨頭表面上的點。 創(chuàng)建關鍵點Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS。定義單元類型，實體選擇Solid45，質(zhì)量單元選擇3D mass21；Preprocessor→Real Constant→Add…→Type 2 MASS21→OK→設置實常數(shù)。 劃分網(wǎng)格后的股骨骨折系統(tǒng)模型 約束及加載選擇股骨遠端的幾個面，對面上的所有節(jié)點施加全局約束，選取股骨遠端的幾個曲面后點擊確定，在彈出的“Apply，U，ROT on Areas”對話框，選擇“ALL DOF”。將需要精確計算的部位用較細的網(wǎng)格劃分，不需要計算的部位用較粗網(wǎng)格劃分，設置股骨皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨的網(wǎng)格大小為9鈦合金接骨板和骨釘?shù)木W(wǎng)格大小為8。 單元類型和材料屬性設置結(jié)構(gòu)參數(shù)彈性模量泊松比單元類型鈦合金接骨板105 GPaSolid 45鈦合金螺釘105 GPaSolid 45股骨15 GPaSolid 45股骨骨折斷處（骨折時）10MpaSolid 45股骨骨折斷處（愈合25%）Solid 45股骨骨折斷處（愈合50%）Solid 45股骨骨折斷處（愈合75%）Solid 45股骨骨折斷處（愈合90%）Solid 45 劃分網(wǎng)格將表31中的單元類型和材料屬性輸入到ANSYS中，采用自由網(wǎng)格劃分方式分別網(wǎng)格化股骨模型和鈦合金接骨板與骨釘模型。點擊點擊“Preprocessor→ Material Props→ Material Models →Material Model Number1→ Structural→ Linear →Elastic Isotropic→EX=+011 PRXY=→ OK”，材料1為股骨設置成功。模型曲面較多，單元類型選擇八節(jié)點的四面體單元“Solid 45”。點擊 “Main Menu→Preprocessor→odeling→perate→Booleans→Divide→Volu by wrkplane”選擇皮質(zhì)骨，將股骨從輔助坐標系的位置切割開，再次應用菜單項“Work plane→offset WP by Increments”，將輔助坐標系上移3mm，切割股骨，得到的股骨即為有限元分析所需的最終模型。選擇菜單項“Work plane→Isplay working plane”，顯示輔助坐標系。選擇菜單項“Main Menu→ Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Partition→Volume→Pick all”，將所有發(fā)生干涉的部分劃分為單獨的體，相鄰的部分是粘接的關系。但此時的裝配模型只是位置上的裝配，各零件之間沒有任何約束關系。以備ANSYS中使用。 形狀階段流程圖 形狀階段處理后股骨模型圖、骨釘模型的建立及與股骨的裝配將在Geomagic中獲得股骨igs文件通過軟件端口導入PRO/E中，并在PRO/E中繪制股骨中段骨折所用接骨板及骨釘，將骨釘簡化為圓柱體。 多邊形處理后的股骨模型 ⑶形狀階段多邊形階段轉(zhuǎn)換后經(jīng)過技術處理所得到理想曲面模型，這個過程即為形狀階段。股骨需要用到“填充完整孔”功能；其次，點擊“簡化多邊形”，在彈出的對話框中選擇“三角形計數(shù)”模式，選擇“固定邊界”單選框，設置為“減少到80%”，選擇“基于曲率優(yōu)先”。選擇“封裝”，在彈出管理器中選擇“曲面”。點階段處理：首先，點擊“選擇非連接項”，彈出管理器，選擇分隔選項選擇“中間”，大小選項選擇“5”，選擇并刪除非連接點；其次，點擊“選擇體外孤點”，在彈出的管理器中選擇默認值“”，選擇并刪除體外孤點。導出Mimics以igs格式保存文件。（3）三維計算對蒙罩的股骨進行三維計算以便清楚直觀地顯示出股骨結(jié)構(gòu)。點擊“start threholding”按鈕，功能設定Hu閾值為662~1613，點擊“apply”完成。數(shù)值模擬是要將股骨看做由皮質(zhì)骨構(gòu)成。 股骨冠截面圖和矢截面圖 閾值曲線圖在Mimics中構(gòu)建股骨模型的主要分步驟：（1） 閾值處理利用分割目標部分的相鄰像素間灰度值是相似的不同分割目標的像素值不同，來實現(xiàn)操作的，這是基于對灰度值的一種假設的閾值處理方法。在Mimics軟件中進行初期的點云處理。在相關醫(yī)生的指導下對年齡30歲，股骨無疾病及畸形的健康男性志愿者，沿股骨長軸方向做切斷面的掃描。 曲面造型流程圖股骨是一個復雜形體，用CAD軟件直接繪制十分困難，研究中多用CT圖像通過反求得到股骨的三維模型。Geomagic是一款逆向工程CAD建模軟件。s interactive medical image control system是一個圖像處理工具用來連接二維圖像數(shù)據(jù)（CT，MRI，工業(yè)掃描數(shù)據(jù)等）和三維工程學應用的。從已有的實物模型產(chǎn)出相應的CAD模型的過程即為產(chǎn)品的三維CAD模型重構(gòu)，為后續(xù)的工程分析、創(chuàng)新設計等提供數(shù)學模型支持。數(shù)據(jù)處理的目的是為了留下恰好能夠重構(gòu)出CAD模型的數(shù)據(jù)和對波點進行過濾。主要分為接觸式、非接觸式和破壞式三類，其中代表性的數(shù)據(jù)采集設備有三坐標測量機、光學掃描儀和斷層掃描儀。進行一系列的預處理（簡化、三角化、去除噪音等）；由于測量模型常由多個表面構(gòu)成，因而還需對測量的數(shù)據(jù)進行分塊，再進行表面模型的擬合，最后倒入CAD進行產(chǎn)品模型的重構(gòu)。傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)流程為以下幾部分產(chǎn)品功能需要→產(chǎn)品概念設計→產(chǎn)品總體及零部件設計→制定生產(chǎn)工藝流程→設計、制造工夾具、模具等工裝→零部件加工及裝配→產(chǎn)品檢驗及性能測試。假設骨釘形狀為標準圓柱體。在外力作用下產(chǎn)生的變形與其本身幾何尺寸相比很小，可以不考慮因變形而引起的尺寸變化。認為股骨內(nèi)各點的測量結(jié)果相同，各方向的物理性質(zhì)相同。對股骨干骨折系統(tǒng)的彈性常數(shù)不隨應力或應變的改變而改變。物體在變形過程中仍保持連續(xù)性，不出現(xiàn)開裂或重疊現(xiàn)象，組成固體的物質(zhì)不留空隙的充滿了固體的體積。第三章 股骨干骨折系統(tǒng)模型建立及有限元分析通過一、二章對論文研究基礎的介紹，本章將簡單介紹創(chuàng)建股骨干骨折系統(tǒng)模型的過程，以及將模型導入ANSYS軟件進行分析得到的結(jié)果。張春秋等采用骨自優(yōu)化理論與有限相結(jié)合的方式,用計算機模擬出骨折愈合塑形行為,進而證實了骨的結(jié)構(gòu)形態(tài)對力學環(huán)境的最佳適應就是骨折愈合塑形過程,從而定量的說明了引起骨折愈合塑形的主要因素之一就是力學環(huán)境,進一步證明了符合伍爾夫定律。近年來，生物力學發(fā)展迅猛，由于力學環(huán)境而影響骨折的修復越來越受到重視，伍爾夫定律證明了骨塑形的重要因素之一就是骨的力學環(huán)境。橫型三種；B型為楔形或蝶形骨折包括B1為楔形或螺旋楔形骨折，B2為彎曲楔形和B3為粉碎楔形骨折；C型為復雜骨折包括C1為螺旋粉碎骨折，C2為多段粉碎型和C3為無規(guī)律的嚴重粉碎型骨折。其中，A型為簡單骨折，其亞型包括A1為螺旋型，A2為30176。瑞士內(nèi)固定學會（AO/ASIF）制定的分類方法比較實用。除此而外，應根據(jù)肢體的外部畸形情況初步判斷骨折的部位，特別是下肢遠端外旋位時，注意勿與粗隆間骨折等髖部損傷的表現(xiàn)相混淆，有時可能是兩種損傷同時存在。因此，對于此類情況，應首先測量血壓并嚴密動態(tài)觀察，并注意末梢血液循環(huán)。股骨干骨折多由于嚴重的外傷引起，出血量可達1000～1500毫升。骨折遠端常有向內(nèi)收移位的傾向，已對位的骨折，常有向外凸傾向，這種移位和成角傾向，在骨折治療中應注意糾正和防止。股骨干為三組肌肉所包圍。一般運動情況關節(jié)負荷高于自身重力，步行關節(jié)承受的力達到自身重力的數(shù)倍，而田徑運動關節(jié)承擔載荷甚至高達自身重力的十余倍。當髖關節(jié)屈曲、內(nèi)收、內(nèi)旋時，股骨頭大部分脫離髖臼抵向關節(jié)囊的后下部，此時若外力從前方作用于膝關節(jié)，再沿股骨傳到股骨頭，易于發(fā)生髖關節(jié)后脫位。而靈活性則甚差。但由于股骨頭深嵌在髖臼中，髖臼又有關節(jié)盂緣加深，包繞股骨頭近2/3，所以關節(jié)頭與關節(jié)窩二者的面積差甚小，故運動范圍較小。髖關節(jié)由股骨頭與髖臼相對構(gòu)成，屬于杵臼關節(jié)，是人體最大和最深的關節(jié)，也是最典型的杵臼關節(jié)。當膝關節(jié)屈曲90176。這種活動不是隨意的，而是骨外形結(jié)構(gòu)和關節(jié)韌帶附著的結(jié)果。膝關節(jié)屈曲運動的正常值為130176。膝關節(jié)的伸展運動由股四頭肌牽拉，各部產(chǎn)生合力拉動髕骨向上，通過髕韌帶將小腿伸直。人類日常生活中的站、走、跑、跳等多項活動都離不開膝關節(jié)的運動。此外﹐關節(jié)中間內(nèi)外側(cè)各有一塊重要的半月板（meniscus）除了可以吸收部份關節(jié)承受的負重外，亦可增加關節(jié)的穩(wěn)定性。 股骨 膝關節(jié)示意圖膝關節(jié)由股骨內(nèi)、外側(cè)髁和脛骨內(nèi)、外側(cè)髁以及髕骨構(gòu)成，為人體最大且構(gòu)造最復雜，損傷機會亦較多的關節(jié)膝關節(jié)是人體內(nèi)最大、。內(nèi)上髁的上方有一三角形突起，叫做骨收肌結(jié)節(jié)，為內(nèi)收肌腱附著處。在后方，兩髁之間有一深凹陷，叫做髁間窩。下端為兩個膨大的隆起，向后方卷曲，分別叫做內(nèi)側(cè)髁和外側(cè)髁。外側(cè)唇向上外移行為臀肌粗隆，內(nèi)側(cè)唇向上前止于小轉(zhuǎn)子。前面光滑，后面有一縱行的骨嵴，叫做粗線。大轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)面有一凹陷，叫做轉(zhuǎn)子窩。頸體交界處的外側(cè)，有一向上的隆起，叫做大轉(zhuǎn)子，其下方小的隆起為小轉(zhuǎn)子。頭的外下方較細的部分稱股骨頸。股骨是人體最重要的骨骼，股骨頭更為重要，人的直立行走、活動、勞動都依靠股骨頭的支撐作用。股骨頭就是支撐身體上半部分的兩根骨頭，具體位置在骨盆下方，骨盆那里一邊一個髖臼，兩個股骨頭正好和髖臼配合，起到支撐上體的作用。4第二章 股骨及相關附屬結(jié)構(gòu)的簡介根據(jù)第一章對論文研究背景的介紹，本章將進一步對論文所需的股骨模型的構(gòu)造等進行簡單的介紹。第六章：全文的總結(jié)和展望部分，對全文的研究做了總結(jié)并對今后工作提出了展望。同時按照實驗對應設計有限元分析以其實驗驗證。第三章：本研究的有限元分析部分，主要介紹了對股骨骨折系統(tǒng)有限元分析的過程，包括模型的建立、有限元分析過程。第一章：本論文的緒論，介紹了內(nèi)固定接骨板、骨生物力學的國內(nèi)外研究情況，提出了現(xiàn)階段對股骨骨折系統(tǒng)研究的不足，同時確定了對股骨骨折系統(tǒng)研究的思路。3．股骨骨折系統(tǒng)模型的力學性能實驗：應用電測法對股骨骨折系統(tǒng)在軸向加載下八