在骨钻孔过程中,轴向力过大会导致钻头断裂、骨稳定性差等问题。引入三尖钻增加钻削稳定性,使用ABAQUS对三尖钻钻削皮质骨进行有限元仿真;通过试验验证模型的正确性,使用中心复合设计(CCD)进行仿真试验设计,通过响应面法得到轴向力的二次回归方程,研究转速、进给量和钻头直径对轴向力的影响。该研究为手术中使用三尖钻提供理论指导,二次回归方程作为预测模型为手术中控制轴向力提供可能。

骨铣削是开颅手术和骨科手术中的必要步骤,铣削力过大会导致铣刀断裂、骨组织周围发生裂纹等问题,从而导致手术过程受到影响。使用ABAQUS仿真软件对四刃立铣刀铣削皮质骨进行有限元仿真并验证模型的正确性。基于仿真模型设计中心复合实验,通过响应面法得到铣削力的二次回归方程,探究铣刀转速、进给量和铣削深度对铣削力的影响。研究结果为骨科手术中合理设定铣削参数提供参考,二次回归方程作为预测模型也为手术中控制铣削力提供可能。

为降低颅骨钻孔过程中的钻削温度与轴向力,通过有限元仿真软件ABAQUS建立颅骨钻削模型,探究麻花钻主要几何参数(顶角、螺旋角、腹板厚度与横刃斜角)对机械损伤与热损伤的影响规律。制备可减小机械损伤与热损伤的优化钻头,进行试验。结果表明:麻花钻最优几何参数为顶角96°、螺旋角38.802°、腹板厚度0.8 mm、横刃斜角131.018°;与优化前的钻头相比,优化后的钻头具有更低的轴向力与钻削温度。

在骨外科手术中，骨钻孔占据了重要地位，而钻孔温度更是影响骨细胞坏死的重要因素。为了研究在钻孔过程中不同因素对温度的影响，基于ABAQUS有限元软件进行仿真，采用Python脚本语言对ABAQUS软件的前处理模块进行优化，修改钻削模型的Python脚本程序，创建了参数化的骨钻削模型。有效地简化了建立模型的繁琐过程，且建立了友好的人机界面，为用户仿真提供了便捷的分析设计平台。通过实验验证了该功能的可行性，为后续研究不同的钻削用量对钻削温度的影响奠定了基础。

经典的组合结构压机机架的预紧设计方法以横梁为刚体和拉杆立柱只有轴向变形为假设条件，给出的预紧设计方法与真实情况不相符合。为了使l00MN液压机安装完成后不产生偏载，对组合框架预紧式液压机装配预紧力分配规律进行了研究，得到了100MN液压机拉杆的预紧力大小和递减规律。根据材料力学、有限元和实验分析的结果，实现了液压机安装完毕后上横梁不倾斜而只有竖直方向向下位移的目的。