螺旋孔隙多孔鈦孔結(jié)構(gòu)表征及壓縮力學(xué)行為模擬研究.pdf

1、利用鈦絲燒結(jié)法制備的螺旋孔隙多孔鈦因其具有良好的力學(xué)和生物相容性,在骨修復(fù)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。但是,螺旋孔隙多孔鈦孔結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制尚不明確,限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。因此,本文在對(duì)多孔鈦的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)多孔鈦的壓縮力學(xué)行為進(jìn)行了研究,得到了如下結(jié)果:
　　所制備的螺旋孔隙多孔鈦可由三維孔結(jié)構(gòu)單胞按照一定的規(guī)律鋪排而成。分析表明多孔鈦的孔隙度主要與螺旋體的鈦絲直徑 Tid、螺旋中徑2D、節(jié)距t、層間距h以及

2、鄰間距s有關(guān),并給出了多孔鈦的孔隙度P的表達(dá)式和限制條件。其中,螺旋體的螺旋中徑和鈦絲直徑的減小,或者螺旋體的鄰間距、節(jié)距以及層間距的增大,均有助于增加多孔鈦的孔隙度。特別的,基于單胞的螺旋孔隙多孔鈦的孔隙度**P隨著鈦絲的直徑*Tid的減小或孔結(jié)構(gòu)單胞的邊長(zhǎng)*stD以及螺旋體的層間距h*的增大而增大。
　　螺旋孔隙多孔鈦單胞的壓縮力學(xué)性能主要取決于它的孔隙度以及燒結(jié)頸的相對(duì)尺寸。多孔鈦單胞的壓縮力學(xué)性能隨著孔隙度的增大而減小。具

3、體來說,多孔鈦單胞的壓縮屈服強(qiáng)度和彈性模量隨著鈦絲直徑的增大而增大,隨著孔結(jié)構(gòu)單胞的邊長(zhǎng)的增大而減小。經(jīng)過分析獲得了孔隙度對(duì)多孔鈦單胞的壓縮屈服強(qiáng)度和彈性模量的影響的表達(dá)式。
　　多孔鈦在受到壓縮載荷時(shí),應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在燒結(jié)頸處。燒結(jié)頸對(duì)多孔鈦單胞的壓縮力學(xué)性能的影響主要取決于燒結(jié)頸的相對(duì)直徑,而燒結(jié)頸的相對(duì)長(zhǎng)度對(duì)其影響較小。單胞內(nèi)三個(gè)燒結(jié)點(diǎn)中,雙自由端位置處的燒結(jié)頸對(duì)多孔鈦單胞壓縮力學(xué)性能的影響最大。隨著燒結(jié)頸相對(duì)直徑的增大,