人工髋关节股骨柄专用型疲劳测试装置研制.pdfVIP

第52卷第 1期 机 械 工 程 学 报 Vo1．52 NO．1 学兔兔 2016年 1月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Jan． 2016 DoI：10．3901／JME．2016．01．160 人工髋关节股骨柄专用型疲劳测试装置研制水 华子恺 张欢欢 韦庆碉 范永威 潘绍斌 (上海大学机电工程与 自动化学院 上海 200072) 摘要：疲劳性能是人工关节等外科植入物可靠性的关键指标。针对人工髋关节疲劳性能测试问题，开发了专用型人工关节疲 劳测试装置，基于装置，根据 ISO7206标准，针对人工股骨柄产品进行了体外疲劳试验，并通过三坐标仪对试样进行变形测 量与三维重构：此外，对试样中人工股骨柄进行有限元计算，模拟结果与试验所得变形量相吻合；经500万次循环疲劳试验 后，该装置运行平稳、无异常，达到设计可靠性标准，能够有效进行人工髋关节疲劳标准测试与评估。 关键词：人工髋关节；股骨柄；疲劳；测试装置 中图分类号：TG156 DevelopmentaNovelFatigueTestingApparatusforArtificialHipJoint FemurStem HUAZikai ZHANGHuanhuan WEIQingyue FANYongwei PANShaobin (SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity,Shnaghai200072) Abstract：Fatigueisakeyfactorofthereliabilityoforthopaedicimplants，i．e．artificialjoints．Inthisstudy,anewapparautsforthe fatiguetestingofartificialhipjointsisdeveloped．Viathisapparauts，validationtestsareperformedonthestemmedfemoral componentaccordingtotheISO7206standard．Andthroughcoordinatemeasuringmachine(CMM)，thedefomrationofthespecimen ismeasuredduringhteprocedure．Meanwhile，hte3Dvirtualprotoytpewasreestablished．Moreover,finiteelementanalysis(FEM)is perfomr edand theresultsa~eedwellwiht thetestresults．After5millionsrunning cycles，hteapp~autsrna smoothlynad uneventfully,whichreachedtheoriginaldesign requirements．Byusingthisappraauts，na effectivetestingmethodofrthefatigue evaluationofartificialhipjointscanbeachieved． Keywords：artificialhipjoint；femoralstem；fatiuge；testappraauts 能型设备，所覆盖力学测试类型众多，价格十分高 0 前言 昂。此外，对应实际服役情况，人工髋关节合理的 疲劳测试应具有循环频率低(5Hz)、循环次数多 疲劳性能是人工关节技术 中一项重要参数 (500万次)的特点，造成了测试周期长；一次测试 指标，直接影响产品的可靠性与长期稳定性 J【珥J。因