申请/专利权人：昆明理工大学

申请日：2023-06-09

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117010145B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G16C60/00;G06F111/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.11.24#实质审查的生效;2023.11.07#公开

摘要：本发明公开了一种基于拓扑优化的股骨多孔结构设计方法，首先对一个立方体模型进行拓扑优化设计生成目标单胞，然后对单胞进行修复，将修复之后的单胞进行阵列得到圆柱形多孔结构；然后再根据股骨的形状和在自然状态下与竖直方向成7°夹角生成与股骨相匹配的股骨多孔结构；本发明设计的单胞表面较为光滑，这有利于细胞的增殖和分化；另外，在优化的过程中，可以通过对优化目标设置不同的体积分数，生成不同的单胞，从而实现股骨多孔结构孔隙率和孔径的调整范围和可控性；本发明设计的股骨多孔结构考虑了股骨在自然状态下与竖直方向成7°夹角，避免了传统的股骨多孔结构在植入后产生应力和位移分布不均匀的情况。

主权项：1.一种基于拓扑优化的股骨多孔结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）由SOLIDWORKS建模软件生成立方体优化目标，并将模型导出为X-T文件格式；（2）使用ANSYS软件对优化目标进行材料赋予，材料属性设置为Ti6Al4V，杨氏模量、泊松比和密度分别为：110GPa、0.3、4.4gcm3；然后对优化目标六个面中心划分出非设计区域，再进行网格划分，在非设计区域施加载荷，然后设定好优化目标、约束条件和设计区域；通过solution模块计算不同体积分数约束下的优化目标，最后在TopologyDensity面板下查看优化之后的单胞；（3）将优化好的模型导入到Magics21.0软件中对拓扑优化之后的单胞进行修复和平滑处理，得到修复好的单胞；（4）使用SOLIDWORKS建模软件，将修复好的单胞进行圆周阵列，得到圆柱形多孔结构；（5）根据股骨形状和与竖直方向成7°的夹角，由几何关系可知，圆柱形状多孔结构的上下表面与水平面成7°夹角；使用SOLIDWORKS建模软件对圆柱形多孔结构进行切除，得到与股骨相匹配的股骨多孔结构。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 昆明理工大学 一种基于拓扑优化的股骨多孔结构设计方法

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