ASTM F3334-19 金属骨科全膝关节胫骨组件有限元分析 (FEA) 标准实践

美国测试与材料学会（ASTM）制定的《ASTM F3334-19金属矫形全膝关节胫骨组件有限元分析（FEA）标准实践》中，金属矫形全膝关节胫骨组件数值模拟的要求和注意事项进行了描述。此应用仅对低于材料证书中规定的屈服强度的应力有效。

该申请包括开发有限元模型的要求，该模型用于评估金属骨科全膝胫骨部件设计，以预测静态植入物应力和应变。该程序用于对同一种植体设计的一系列不同种植体尺寸进行最坏情况评估，以减少物理测试负担。本标准提供了执行模型检查和验证的推荐程序，以帮助确定分析是否遵循推荐的指南。最后，提出了涵盖机械仿真的工程报告的建议内容。

就局限性而言，该应用仅限于金属矫形全膝胫骨组件的静态结构分析（不包括疲劳强度的估计）。

该标准对于计算当如本文所述加载时在膝盖胫骨部件中看到的应力是有效的。该应用程序可用于确定特定植入物的最坏情况尺寸。当使用这种有限元分析方法计算的应力与使用实验室中执行的物理应变测量技术在胫骨托上两个位置测量的应力进行比较时，在一个位置观察到的差异为负 6,8%（应变指标报告更高的应力）另一个位置为 3,1%（有限元分析方法报告电压更高）。在确定相同种植体设计的最坏情况尺寸时，应考虑到这种差异。

胫骨托设计的体内负载通常不同于本申请中描述的负载。然而，该应用程序旨在允许在相似条件下测试时比较不同金属胫骨部件设计的疲劳性能。

有限元模型基于所考虑设备的几何表示。几何细节可以来自图纸、实体模型、初步图纸或任何其他适合描述模型几何形状的来源。在创建有限元模型时，如果确定某些几何细节与预期分析无关，则可以从计算机辅助设计 (CAD) 模型中显示的骨科植入物几何形状中删除某些几何细节。应使用工程判断并证明其合理性来确定几何简化的程度。

最适合考虑模拟骨科植入物的最坏情况应力条件。最坏的情况应根据所有相关的工程考虑因素来确定，例如胫骨部件的几何形状和尺寸。如果使用有限元分析来确定最坏情况，则可能不知道最坏情况的尺寸。可能需要运行多个维度来确定最坏的情况。如果有限元分析 (FEA) 结果不能明确确定最坏情况配置，则必须添加理由（例如额外分析或物理测试）来证明最坏情况尺寸的合理性。

作为线性弹性有限元分析模型的应变和位移计算输入所需的材料属性是弹性模量和泊松比。这些值可以从材料认证数据中获得。

我们的组织拥有训练有素的专业员工和先进的技术设备，在为各个行业的企业提供的众多测试、测量、分析和评估研究中，“ASTM F3334-19 金属骨科有限元分析 (FEA) 标准实践”全膝关节胫骨组件”还提供标准中定义的测试服务。