CAE在股骨应力分析中的解决方案

股骨的结构强度是医疗行业在可靠性设计中所关心的最基本的问题，通过CAE仿真分析股骨的应力应变，为进一步改进结构设计提供了理论依据，为医疗行业在提高可靠性、降低产品的损坏率、压缩成本方面起到了显著的作用。

产品问题概述：

股骨是人体体积最大的骨头，对股骨的研究是生物力学传统而比较深入的领域。有限元方法是生物力学研究重要的工具，可为运动医学、临床医学、手术方案评定和假体设计等领域提供可靠的指导。我司通过CAE仿真，建立股骨近端模型，分析人正常站立股骨的应力。通过分析，发现人体股骨应力过大，存在骨折的风险。 因此，我司通过CAE仿真技术就如何改善给出了建设性的建议，将骨折股骨进行内固定，使得股骨应力变小，有效降低骨折风险。

使用软件工具

Abaqus/standard 2018

Hypermesh

原图模型（如下图所示）：

计算结果

内固定示意图

骨折类型示意图

结果显示，原始股骨的最大Mises 应力为28.97MPa

结果显示，骨折类型内固定的最大Mises 应力为118.2MPa

结果显示，内固定后的骨折类型股骨的最大Mises 应力为23.50MPa

结论

原始股骨最大应力为28.97MPa，后来经过内固定分担受力载荷后，骨折的股骨的最大应力为23.50MPa，降低了应力变化，有效降低骨折风险。