小腿胫骨骨生物力学参数测试装置及实验

admin · 发表于 2022-9-30 15:54:30

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雅宝题库解析：
骨科新材料的诞生、骨科新型骨固定器械的应用以及骨科新术式的创新，都离不开生物力学测试技术。随着骨生物力学的发展，对骨生物力学测试装置要求越来越高。常用的骨力学测量装置不能很好的满足骨测量的新需求。针对目前对骨生物力学测试装置的新需求，即要求测量装置能够进行疲劳实验和模拟人体受力的复合力学实验。课题研制了一种新型的骨生物力学测量装置，装置不仅能够进行单一力学实验还能够进行疲劳实验以及模拟人体受力的复合力学实验。主要内容：1、通过对小腿胫骨受力特点分析，提出了测量装置的设计需求。根据测量装置的需求进行了驱动方式选择和总体方案设计。总体方案设计使装置不但能够实现拉压、扭转、弯曲实验，而且能够进行三种测量方式的疲劳实验以及模拟人体受力的复合实验。2、依据总体方案结合测量装置的测试需求确定了装置各个部件的尺寸，利用Solidwork机械建模软件对装置的机械结构进行三维建模实现了装置的机械结构的设计。为提高测量装置的可靠性，对装置进行了有限元仿真计算。在仿真计算的基础上优化了结构设计，提高了装置的可靠性。结合装置的测试需求设计了位置模式加力矩模式的伺服系统，伺服系统采用运动控制卡加上位机形式实现。通过控制电路的优化设计，实现了电机模式的自由切换满足了装置测试需求。 3、开发了装置的控制程序，控制程序包括上位机程序和运动控制卡程序。通过优化运动控制卡上程序算法提高了控制卡上程序的执行效率，使控制卡具备了电机疲劳控制以及多电机同时控制的能力。上位机程序整合了运动控制卡控制以及数据采集存储等功能，通过控制算法的优化简化测试过程。课题对整个装置进行了测试实验，试验结果表明装置满足了设计需求。通过误差分析获得装置的测量误差：力测量误差为；位移测量误差为；角度测量误差为25.326"。关键词：骨生物力学测试，测试设备，疲劳实验，复合实验，有限元方法

小腿胫骨骨生物力学参数测试装置及实验

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