P型橡胶卡箍的拉压疲劳性能测试和寿命预测

P型橡胶卡箍是航空发动机外部管路系统中连接管路与支架、机匣之间的重要连接件,其主要的失效形式为机体振动和管内高压液体脉动共同作用下的疲劳断裂。卡箍的疲劳性能极大地制约了管路系统的性能,因此对于卡箍的疲劳性能研究具有重要意义。本文首先设计并进行了卡箍的拉压疲劳试验,得到了不同加载位移下的疲劳寿命。后续的断口分析表明卡箍疲劳破坏呈现出两种不同的形式:一是卡箍的金属箍带发生由外侧向内侧扩展的疲劳断裂,二是卡箍的橡胶垫圈严重的磨损现象。其次,结合卡箍疲劳试验的加载过程,建立了对应的有限元模型,并通过与贴片位置的应变对比验证了构建模型的预测精度。针对卡箍箍带疲劳断裂的失效形式,通过卡箍箍带所采用的不锈钢材料的疲劳试验结果,建立了卡箍的SWT(Smith-Watson-Topper)、FS(Fatemi-Socie)以及WB(Wang-Brown)临界平面疲劳寿命模型。最后,结合有限元分析得到的最大应力应变以及卡箍拉压疲劳试验得到的疲劳寿命结果,验证了提出的寿命模型均处于3倍分散带内,对于卡箍的疲劳寿命具有良好的估计精度。

涵道风扇电机强迫风冷散热结构设计与实验

针对涵道风扇电机的轻量化高效散热需求,提出基于涵道风扇内部流场的强迫风冷散热方法,设计了肋片高度为3 mm、6 mm、9 mm和12 mm的四种风冷散热结构,应用工程估算和CFD方法对不同风速下散热效果进行对比分析,搭建实验平台开展地面试验验证。结果表明,在桨毂上增加散热肋片能够有效提高散热效率,壁面温升可降低至无肋片模型的74%、55%、44%、35%;对于轴向风冷,肋片能显著强化散热,但是存在温度不均的问题。工程估算和CFD方法对电机的带肋表面风冷散热分析有较好的精度,可用于涵道风扇电机的温升预示,为涵道风扇推进系统的使用提供依据。根据分析结果提出了高功率密度电机强化散热的研究方向。

5种新烟碱类农药在农田土壤中的吸附和淋溶行为

为探究新烟碱类农药在农田土壤中的吸附、淋溶行为,于2022年4—8月,采用振荡平衡法和土柱淋溶法,以呋虫胺等5种新烟碱类农药为代表,在广东省河源市灯塔盆地国家现代农业示范区中选取3种不同类型土壤(红壤土、水稻土、潮土)开展试验。结果表明:5种新烟碱类农药在3种土壤中的K_(d)值(土壤吸附系数)范围为红壤土0.33~0.86 mL∙g^(-1)、水稻土1.47~3.21 mL∙g^(-1)、潮土0.63~1.47 mL∙g^(-1);K_(oc)值(土壤吸附常数)范围为红壤土36.67~95.56 mL∙g^(-1)、水稻土81.64~178.37 mL∙g^(-1)、潮土52.56~122.51 mL∙g^(-1));ΔG值(土壤吸附自由能)范围为红壤土-8.76~-11.10 kJ∙mol^(-1)、水稻土-10.71~-12.61 kJ∙mol^(-1)、潮土-9.64~-11.70 kJ∙mol^(-1)。5种新烟碱类农药在3种不同类型土壤中的吸附性属于难吸附,且为自发的物理吸附。土壤有机质含量(r=0.7728~0.9963)和土壤黏粒含量(r=0.7345~0.9634)是对农药吸附过程影响最为显著的土壤理化指标。5种新烟碱类农药在3种土壤的20~30 cm淋溶层及淋出液中的质量百分比范围为红壤土73.8%~87.4%、水稻土1.3%~62.3%、潮土10.5%~71.8%。5种新烟碱类农药在红壤土中的淋溶性属于易淋溶,在水稻土、潮土中的淋溶性属于可淋溶,土壤有机质含量越高,供试农药在土壤中越难淋溶。研究表明,5种新烟碱类农药在红壤土中难吸附、易淋溶,在水稻土与潮土中难吸附、可淋溶,5种新烟碱类农药会随降雨、灌溉等因素渗入土壤,对地下水造成潜在的污染。

钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗高龄SeinsheimerⅤ型股骨转子下骨折的有限元分析

目的探讨骨水泥钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗高龄SeinsheimerⅤ型股骨转子下骨折的可行性。方法选取1名志愿者的CT资料导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化,得到右侧股骨三维模型;运用Solidworks 2017软件画出内固定模型并与股骨模型按照标准手术技术装配,以STEP格式导入Hypermesh14.0软件中截骨得到SeinsheimerⅤ型普通股骨近端防旋髓内钉股骨转子下骨折模型,将螺旋刀片近端周围松质骨重新定义为骨水泥,得到钉道强化股骨近端防旋髓内钉模型。设置材料属性参数、边界条件、施加载荷,分别储存为K文件导入LS-DYNA软件求解。结果(1)与普通PFNA模型相比,钉道强化PFNA模型螺旋刀片基本无切割,头颈骨块的内翻和旋转角度较小,虽然局部应力稍大,但整体更趋稳定;(2)骨水泥强大的锚固力能稳定螺旋刀片,增强三点支撑的内侧作用点,并能传导、分散压力。结论与普通股骨近端防旋髓内钉相比,钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗高龄SeinsheimerⅤ型股骨转子下骨折可以有效减少头颈骨块内翻的旋转,避免螺旋刀片切割,更趋稳定。

南郊水库砌石拱坝安全评价及除险加固方案分析

针对南郊水库大坝坝顶高程偏低、抗洪能力不足等威胁水库运行安全的问题,为消除安全隐患,结合安全评价及综合比选成果,设计优选现状坝体上直接进行加高及泄洪断面增加的除险加固方案。论证结果表明,加高后大坝的坝顶高程、体型参数、结构应力和坝肩稳定等技术指标均满足设计规范要求,大坝抗洪与泄洪能力得到增强;分析成果可以为大坝除险加固具体实施提供有力的技术支撑,也可为类似小型水库防洪加固修复提供参考。表4个。

EB病毒阴性胃淋巴上皮瘤样癌1例并文献复习

回顾性分析1例胃淋巴上皮瘤样癌(lymphoepithelioma-like gastric carcinoma,LELGC)患者的临床病理特点并复习相关文献。本例患者因剑突下疼痛入院,外院胃镜提示胃窦部巨大溃疡,入院增强CT提示胃窦部胃壁增厚并明显强化,考虑胃窦部恶性肿瘤,行根治性手术切除。术后病理检查提示:远端胃可见一大小约为4.5 cm×5.5 cm×1.0 cm的溃疡型肿物,似侵及深肌层。特殊染色结果示幽门螺杆菌阳性。原位杂交结果示Epstein-Barr病毒(Epstein-Barr virus,EBV)编码区阴性。免疫组织化学染色示广谱细胞角蛋白、表皮生长因子受体、P53(野生型)、上皮膜抗原、细胞黏附分子、黏蛋白(mucin,MUC)-6均为阳性,细胞增殖的相关抗原Ki-67为60%阳性,淋巴细胞共同抗原和CD3均为部分阳性,人髓细胞增生原癌基因、细胞周期蛋白D1和CD5均为弱阳性,人类表皮生长因子受体-2、D20、CD10、多发性骨髓瘤癌基因1、CD79a、B细胞白血病/淋巴瘤(B-cell leukemia/lymphoma,BCL)-2、BCL-6、CD56、间变性淋巴瘤激酶、配对盒蛋白5、突触素、嗜铬粒蛋白A、CD8、波形蛋白、黑色素瘤相关抗原HMB45、黑色素A、神经特异性蛋白质S-100、SOX10、E-钙黏蛋白、尾侧型同源盒转录因子-2、MUC-5ac、MUC-2均为阴性。苏木精-伊红染色结果示:肿瘤细胞核分裂活跃,可见病理性核分裂象。通过文献复习发现,80%以上的LELGC患者与EBV感染相关,早期LELGC主要通过内镜黏膜下剥离或根治性切除术治疗,而晚期患者多采用姑息性治疗。LELGC患者过度表达程序性死亡受体配体1,这表明程序性死亡受体1/程序性死亡受体配体1抑制剂可作为LELGC的潜在治疗靶点,具有广阔的治疗前景。

三种限水灌溉水平下中麦175干物质积累与水分利用特性解析

【目的】中麦175是中国北部冬麦区水浇地和黄淮旱肥地大面积种植的水旱兼用型小麦品种。研究旨在明确其干物质积累和水分利用特征,揭示节水高产机理,为培育水旱兼用的广适型小麦新品种提供理论支撑和评价指标。【方法】在河北吴桥和北京顺义两个试验点,以中麦175和京冬17为试验材料,在3种限水灌溉(W0,全生育期不灌溉;W1,灌拔节水75 mm;W2,灌拔节水和开花水共150 mm)水平下,比较两个品种群体性能、干物质积累与分配、产量及水分利用效率(water use efficiency,WUE)等性状及其对供水的响应特征。【结果】两个品种的产量均在W2水平最高,随着灌水量减少产量降低;W0主要降低单位面积粒数(每平米穗数减少47—67穗,穗粒数减少1.6—5.1粒),W1主要降低千粒重(降低0.6—1.5 g)。水分亏缺显著降低蒸散量(ET)和群体生物量,但显著促进了花前积累的干物质向籽粒的转运,适度水分亏缺(W1)提高WUE。在3种灌溉水平下,中麦175的产量及其稳定性均优于京冬17,表现为穗数、花前干物质积累量及其向籽粒的转运量和转运率、收获指数(HI)均较高,灌浆期反映群体性能的归一化植被指数(NDVI)和气冠温差(CTD)指标值及反映品种抗旱性能的茎秆可溶性糖含量(WSC)含量均较高,全生育期ET和WUE较高,大部分产量性状的水分敏感性较弱。穗粒数和生物量对水分的敏感系数(WS)与产量对水分的WS呈密切相关性,而灌浆前期群体NDVI和CTD对水分的WS也与产量对水分的WS高度相关。【结论】前期干物质积累快、群体库容量大及花后群体性能稳定性强可能是中麦175节水高产的主要原因。不同供水条件下灌浆期群体NDVI和CTD的差异性可作为小麦品种对水分敏感性的快速综合评价指标。

有限元法分析尖顶距与股骨近端防旋髓内钉固定股骨转子间骨折稳定性的关系

背景:股骨近端防旋髓内钉是治疗股骨转子间骨折较为理想的一种内固定方式,但仍有6%-21%的内固定失败率,而尖顶距被认为是股骨近端防旋髓内钉术后失效的一个重要原因。尖顶距是指正侧位X射线片上所测量的从拉力螺钉尖端到股骨头顶点距离的总和,现大多数学者认为保证头髓钉尖顶距≤25 mm预后较好,但仍存在较多争议。目的:探讨不同尖顶距影响股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折的生物力学差异,为临床治疗转子间骨折提供新思路和实验基础。方法:选取1例左侧股骨转子间骨折患者CT资料,导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化得到右侧股骨三维模型。运用Solidworks 2017软件画出内固定模型并与切割为AO2.1型骨折的股骨模型按照标准手术技术装配,分别得到尖顶距为15,20,25,30 mm的4个模型,导入Hypermesh 14.0软件中划分网格,再以inp格式导入Abaqus 2016中,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷后提交求解,在可视化模块中查看运算结果。结果与结论:①尖顶距值过大(30 mm)或过小(15 mm)时,股骨近端应力虽减小,但股骨头颈骨块和小转子骨块位移较大,内翻较严重;尖顶距值居中(20,25 mm)时,股骨头颈骨块位移和内翻较小,小转子骨块基本无移位;②股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折应调整尖顶距值于20-25 mm之间,骨折端稳定、移位小,具有较好的生物力学效果。

骨质疏松影响股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折的有限元仿真

背景:股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折在临床应用广泛,但仍有部分术后内固定失效病例,股骨近端骨质疏松被认为是一个重要原因。Singh指数是评价股骨近端骨质疏松严重程度的一个重要指标,基于Singh指数探讨不同骨质疏松程度对股骨近端防旋髓内钉治疗转子间骨折疗效的影响,对减少内固定失效概率,增加手术成功率具有重要意义。目的:探讨不同骨质疏松程度对股骨近端防旋髓内钉治疗转子间骨折疗效的影响,为临床治疗转子间骨折提供新思路和实验基础。方法:选取1例左侧股骨转子间骨折患者的CT资料,导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化得到右侧股骨三维模型。运用Solidworks2017软件画出内固定模型并与股骨模型按照标准手术技术装配,以STEP格式导入Hypermesh 14.0软件中截骨得到AO 2.1型股骨转子间骨折模型,参照Singh指数1-6划分应力骨小梁得到A-F模型,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷,分别储存为K文件导入LS-DYNA软件求解。结果与结论:①当股骨头受力时,Singh 6-Singh 1股骨头颈骨块中螺旋刀片产生切割,普通骨小梁消失,包裹螺旋刀片的应力骨小梁不但没有消失,且承载和分散了部分应力,使得螺旋刀片仍具有较大的接触面积和把持力,维持着骨折的复位,减少了股骨头颈骨块的内翻和旋转;②从Singh 6-Singh 1,随着应力骨小梁的消失,骨质疏松越严重,股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折就越容易失效;③股骨近端海绵状的丰厚骨小梁,特别是应力骨小梁,通过抵抗、缓冲弯曲应变而在维持股骨的弹性稳定起着重要作用,是股骨近端弹性稳定的重要结构。

我国高校行业学院：逻辑起点、演进路径与发展趋势

行业学院是高校与行业深度合作而形成的跨界组织。其既是高等教育职业属性的一种外部表征,又是国家产教融合深入推进的渠道平台,还是高校应用转型过程中的新型形态结构。行业学院的演进经历了孕育、成型以及壮大三个重要阶段,并呈现出组织目标更具特色、组织架构更为规范以及组织功能更趋健全等发展趋势。

不同配方新型牙用玻璃陶瓷的显微结构与力学性能

背景:通过调整基础玻璃的成分和工艺制度可以得到各种符合预定性能的微晶玻璃。目的:通过不同配方制取以二硅酸锂为主晶相的玻璃陶瓷,晶化后对其力学性能和显微结构进行测定。方法:以二硅酸锂为主晶相,通过熔融法制备不同配方的G1、G2、G3号玻璃胚体,打磨、抛光,相对面互相平行。将G1、G2、G3号玻璃胚体进行晶化热处理(以10℃/min升温至606℃保温30 min,继续升温至880℃保温30 min),打磨、抛光、干燥,以未晶化热处理的G1号玻璃胚体为空白对照。测定各组玻璃陶瓷的弯曲强度、弹性模量、努普硬度及显微结构。结果与结论:①G1、G2、G3号玻璃陶瓷的弯曲强度和弹性模量均高于空白对照组(P<0.05),G1、G2、G3号玻璃陶瓷的弯曲强度和弹性模量比较差异均无显著性意义(P>0.05);②G1、G2、G3号玻璃陶瓷的努普硬度均高于空白对照组(P<0.05),G1、G2、G3号玻璃陶瓷的努普硬度比较差异均无显著性意义(P>0.05);③扫描电镜显示,G1、G2、G3号玻璃陶瓷的主晶相均为二硅酸锂,但配方的改变导致其微观结构出现差异,G1、G3号玻璃陶瓷的显微结构相似,晶体形态为棒状,大小均匀,晶体含量较高;G2号玻璃陶瓷晶体形态呈片状,大小不均匀,晶体含量较高;④结果表明,该新型玻璃陶瓷的力学性能与IPS e.max Press接近,是一种有开发前景的修复材料。

基于断裂力学认识老年股骨转子间骨折后内固定取除的可行性

背景:股骨转子间骨折患者日益增多,临床最常用股骨近端防旋髓内钉治疗。对于骨折愈合后要求取除内固定患者,究竟该如何去评判取除内固定的标准?取除内固定后是否需要植骨?又该何时下地及怎样行术后康复?国内外对此研究甚少。目的:基于断裂力学分析股骨转子间骨折术后股骨近端防旋髓内钉取除的可行性,为临床医生评估老年股骨转子间骨折后取除内固定可行性提供依据和风险预测。方法:将1例健康志愿者的CT资料导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件,提取优化获得右侧股骨三维模型。在Solidworks 2017软件中按临床标准手术技术装配内固定模型和股骨模型,然后删除内固定,得到遗留骨隧道的股骨模型并导入Hypermesh 14.0软件中划分网格、定义不同皮质骨、松质骨及应力骨小梁得到基于Singh指数1-6级的模型A-F,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷后分别提交LSDYNA软件中求解,在HYperview14.0中查看运算结果。试验于2019-03-14经广州中医药大学第一附属医院伦理委员会批准,医院伦理批件号Y[2019]164。结果与结论:①模型A-C和D-F起始断裂应力相近,但前者整体应力明显小于后者,模型A-F断裂应力整体呈递增趋势,而起始断裂时间则呈递减趋势;②从加载应力到股骨颈完全断裂,6个模型断裂消失的松质骨整体数量均较少,内侧股骨矩是主要的支撑结构;③模型A-F最终都形成股骨颈骨折,且Pauwels角及股骨头内翻角度都呈递减趋势;④随着患者骨质疏松越严重,股骨转子间骨折取除股骨近端防旋髓内钉术后越容易发生二次断裂;⑤对于严重骨质疏松患者,取除股骨近端防旋髓内钉时可采取打压植骨方式,填充骨隧道,增加稳定性。

基于飞行弹道的数据链链路分析方法

根据飞行弹道数据提出了一种进行天线增益和数据链路余量的计算方法。该方法定义了弹载天线坐标系等相关坐标系,结合研究对象推导出链路余量的具体设计计算过程,通过仿真示例结果,验证了方法正确可行,该方法可用于弹载数据链路分析。

中麦895高产稳产优质特性遗传解析

解析中麦895高产潜力、广泛适应性、综合抗性及其优良品质性状机理,有助于为新品种培育提供理论和方法指导。用中麦871/中麦895重组自交系和扬麦16/中麦895双单倍体2个群体的QTL定位研究和区域试验、生产试验示范资料对中麦895遗传特性及其生产中表现进行了分析。中麦895具有高产、稳产、抗病、优质4个方面优良特性:1)携带2个控制分蘖角和5个控制旗叶夹角主效QTL,株型紧凑,旗叶小且直立,为单位面积穗数(640个/m^(2))多提供保障;携带矮秆基因Rht2和Rht24,植株矮(75 cm),茎秆弹性好,抗倒伏能力强。2)含4个高千粒重与灌浆速率QTL和5个抗旱基因,春化基因组成vrn-A1x、Vrn-B1a和vrn-D1w,灌浆速率快,千粒重(48 g)高且稳定,根系活力好,水肥利用效率高,叶功能期长,耐高温和耐晚播能力强。3)携带1个全生育期抗条锈病主效QTL、2个成株期抗白粉病QTL和1个抗赤霉病QTL,综合抗病性好,中感条锈和白粉病,赤霉病病穗率低。4)含低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3d等优质基因,面团筋力中等,颜色亮黄,面条和馒头品质优良;酚酸含量(748μg·g^(-1))高且稳定,营养价值高。本研究为黄淮麦区高产广适新品种培育提供了重要经验和理论支撑。

固体火箭冲压发动机设计点性能优化分析

针对冲压动力飞行器射程优化总体需求,提出了基于飞行器-发动机性能因子的评估方法,建立了固体火箭冲压发动机性能模型及优化设计流程,为总体与动力一体化优化设计提供了支撑。根据典型含硼贫氧推进剂性能分析结果可知,相同马赫数及余气系数下,高度对比冲的影响不明显;相同马赫数下,比冲随余气系数的增加先增加后减小;相同余气系数下,比冲随马赫数的增加而降低;飞发性能因子随马赫数、余气系数的增加先增加后降低,在一定条件下达到最大值。

新工科理念下建筑学应用型人才培养模式建构

全球新经济快速发展背景下,我国工程教育迫切需要培养适应科技发展和产业革命的新工科人才。作为传统的建筑学专业,在分析新工科人才能力需求的基础上,借鉴国外工程教育改革经验,立足于我国建筑职业教育现状,从培养目标、课题体系、教学模式、实践体系四方面建构以新技术为引领、整合技术和设计的应用型人才培养模式,为传统学科的新工科人才培养的改革创新奠定了基础。

北部冬麦区主栽品种光合产物贮运特性研究

为解析北部冬麦区小麦品种光合产物积累与转运遗传特性,以近20年内主要推广的7个小麦品种为材料,通过两年两点田间试验,研究不同品种的生长发育生理动态、不同营养器官干物质积累分配、收获指数及籽粒产量。结果表明,收获指数和生物量对产量有显著影响。中麦816和中麦175具有较高产量潜力,分别为4 923.0 kg·hm^(-2)和4 913.0 kg·hm^(-2),主要与其较高的生物学产量和收获指数有关。苗期群体光截获面积、灌浆期光能利用效率对干物质积累有重要影响。研究发现,灌浆期叶绿素含量低、旗叶面积小、光合速率高的品种,干物质积累效率较高,叶片和茎秆中可溶性糖贮积较多,如中麦175。在营养器官干物质分配方面,开花期中麦816和中麦175的各营养器官干物质贮积与其他品种差异较小,但成熟期叶片、茎秆干物质转运效率较高,贮积物残余较少,开花前中麦175和中麦1062贮藏的光合同化物对籽粒贡献最高。通过育种选择可提高光能利用效率和产量潜力,开花前干物质积累量和灌浆期干物质转运效率的选择,可减少成熟期营养器官光合产物残余,从而提高干物质向籽粒的转化效率。本研究进一步明确了新品种选育的目标与方向。

动态载荷下松质骨对骨质疏松性股骨颈骨折断裂力学影响的有限元分析

背景:目前髋部骨折有限元模型亦多简化为实心的、线性或非线性的各向同性材料,对髋部骨折的有限元分析多基于静态载荷下的应力分布来预测骨折发生的部位,然而在静态下,骨折发生的确切起点及骨质断裂过程仍然无法客观模拟及观测。目的:探究动态载荷下松质骨对股骨颈骨折的影响及生物力学机制。方法:选取1名健康志愿者的原始股骨CT数据,在Mimics创建三维模型后在Hypermesh中重建为简化的实心模型、仅包含皮质骨的空心模型、含松质骨及主要应力骨小梁的仿真股骨近端模型,并分别赋予材料属性、参数,设置载荷时间函数为F=2 500 t,t≤2 s(单位:MPa),方向与冠状面、矢状面、水平面均呈30°,边界条件设置为大转子与股骨干固定,导出求解文件并在LS-DYNA运算,在Hyperview中观察骨折过程并记录裂纹起始点、时间、应力变化等结果。结果与结论:(1)实心模型的起始裂纹在股骨颈后外侧,空心模型与仿真模型则起始于股骨颈内下方,仿真模型的起始裂纹小于实心模型、空心模型;(2)3种模型皮质骨断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧,空心模型与仿真模型的应力分布较实心模型更广泛分布于转子间区域;(3)实心模型起始裂纹靠近最大应力区的中央,而空心模型与仿真模型的起始裂纹位于最大应力区的边缘,靠近股骨颈的内下方;(4)3种骨折模型均发生了嵌插,其中实心模型的骨折线较单一且平整,空心模型与仿真模型的骨折线较粗糙,并延伸至转子间,且骨折成角较实心模型大;(5)各模型在断裂时刻的应力最大,后下降,最大值见于实心模型,仿真模型的最大应力下降趋势最平缓及压力与张力侧的波动最对称;(6)结果提示,在抵抗骨折裂纹扩展中松质骨与皮质骨可能起协同作用。

股骨转子间骨折股骨近端防旋髓内钉内固定切割失效的有限元仿真

背景:螺旋刀片切割是股骨近端防旋髓内钉固定失效的主要类型。目前股骨转子间骨折内固定有限元研究主要通过分析静态受力分布(VonMises应力云图)预测内固定失效发生的起始部位,但不能直观展示内固定失效的过程。单元删除法可直观展示构件断裂的扩展过程,将此方法应用于内固定失效的有限元研究具有实际意义。目的:仿真模拟转子间骨折股骨近端防旋髓内钉内固定后切割失效的生物力学过程。方法:选取1名健康志愿者的原始股骨CT数据导入Mimics19.0中,经过区域增长、腔隙填充、编辑蒙罩、包裹、光滑等步骤初步建立三维模型,并在GeomagicStudio进行优化处理,得到股骨的仿真三维模型。在SolidWorks中按照股骨近端防旋髓内钉规格参数构建股骨近端防旋髓内钉三维模型,装配组件,然后导入优化的股骨仿真三维模型,根据临床手术操作技术将股骨近端防旋髓内钉固定到到股骨近端,建立股骨与股骨近端防旋髓内钉装配模型。将装配模型导入Hypermesh对模型进行四面体网格划分,构建AO31-A2.1型骨折,设置材料参数及摩擦系数,导出K文件在LS-DYNA求解。结果与结论:①股骨颈骨折块向远端骨折块滑移与小转子、股骨干相接触,螺旋刀片周围松质骨开始断裂、压缩,而后股骨头开始内翻、旋转,小转子阳性支撑使得内翻速度大于旋转速度,当小转子失去支撑后股骨颈旋转速度大于内翻速度,最终导致内固定失效;②起始时应力主要集中在外侧壁及转子下,随着载荷增加,小转子骨块的应力逐渐增大,并逐渐分散分布于转子间及转子下;③失效应变主要集中在接触界面,如与螺旋刀片相接触的外侧壁、股骨颈骨折端与小转子接触处、小转子与股骨干接触处;④股骨颈与小转子骨块是主要的不稳定部分,在失效过程中位移最明显,其中股骨头后方位移最大;⑤结果提示,AO31-A2.1型转子间骨折股骨近端防旋髓内钉内固定失效是个复合过程,包含了股骨颈短缩、内翻、旋转等失效类型。

钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗老年A3.3型股骨转子间骨折:最佳骨水泥量有限元分析

背景:骨质疏松和骨折类型是影响股骨近端防旋髓内钉内固定后失效的两个重要原因,而钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗老年AO31-A3.3型股骨转子间骨折可以有效降低术后失败率,但注入骨水泥的具体数量仍有待商榷。目的:探讨钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗老年A3.3型股骨转子间骨折的最佳骨水泥量。方法:选取1名志愿者CT资料导入Mimics 19.0和Geomagic studio 2017软件中进行提取、优化得到右侧股骨三维模型;运用Solidworks 2017软件画出内固定模型并与股骨模型按照标准手术技术装配,再导入Hypermesh 14.0软件中截骨得到AO31-3.3型股骨转子间骨折模型,将螺旋刀片近端周围松质骨重新定义为骨水泥,分别得到A(2.2 mL)、B(4.2 mL)、C(6.4 mL)3个不同骨水泥注入量的钉道强化股骨近端防旋髓内钉模型,设置材料属性参数、边界条件、施加载荷,分别导入LS-DYNA软件求解。结果与结论:①3个模型头颈骨块内翻和旋转角度、股骨近端整体应力无明显差异,但B、C模型螺旋刀片切割严重且出现螺旋刀片断裂,A模型螺旋刀片切割轻微无断裂;②骨水泥强大的锚固力能稳定螺旋刀片,但容易导致局部应力集中;③钉道强化股骨近端防旋髓内钉治疗老年A3.3型股骨转子间骨折注入的骨水泥量不宜过多,可能不超过3 mL具有最佳的生物力学效果。