项目概况
骨修复材料的孔隙率与承载力之间存在复杂的平衡关系。本项目针对大晶格、小晶格、正交及旋转四种微观构效的点阵试样，引入 Ogden 超弹性本构模型，应用显式动力学准静态分析技术，模拟了高压缩率下的非线性力学响应，旨在筛选出兼具高孔隙率与优异机械强度的理想支架结构。
多维度模型构建
图：G1大晶格、G2小晶格、G3正交及G4旋转四种拓扑结构
核心成果展示
| 试样类型 | 孔隙率(%) | 仿真承载力(N) | 稳健性评估 |
|---|---|---|---|
| G3 正交晶格 | 13.5% | 1.6 | 极高稳定性 |
| G4 旋转晶格 | 13.5% | 3.4 | 最优强度性能 |
| G1 大晶格 | 65.7% | 0.85 | 平衡性能良好 |
| G2 小晶格 | 65.7% | 1.5 | 大变形成能力 |
临床转化价值
“该研究揭示了拓扑结构对生物材料微观受力的影响机理。通过仿真优化的旋转晶格结构，在保持足够细胞攀爬空间的同时，显著提升了骨缺损区域的早期载荷支撑能力，为临床快速康复提供了力学保障。”
—— 组织工程医学专家评价
技术路线
1
参数化建模
利用 Creo 通过参数控制，快速生成不同拓扑结构的高维度周期性胞元模型。
2
超弹性标定
基于单轴压缩试验数据，拟合Ogden 2/3阶材料本构，确保大变形仿真精度。
3
准静态显式求解
解决接触高度非线性问题，评估内能/动能比小于5% 确保求解准静态特性。