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研究生:林奎賢
研究生(外文):Kuei-Shang Lin
論文名稱:股骨有限元素參數分析
論文名稱(外文):Finite Element Parametric Analysis on Femur
指導教授:張志涵;周有禮
指導教授(外文):Chih-Han Chang; You-Li Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:醫學工程學系
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1994
畢業學年度:82
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:有限元素法股骨參數分析
外文關鍵詞:Finite element methodfemurparameter analysis
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由於有限元素法(Finte Element Method)具有處理各種幾何形狀、負荷
條件及材料性質的能力,因此,FEM不僅在土木、航空、機械及結構工程
上大受歡迎,在生物力學(biomechanics)及骨科(orthopaedics)上,
亦為不可或缺的工具之一。本研究係利用電腦斷層掃描(computerized
tomography)來得到股骨(femur)的幾何及材料性質,先將原始影像資
料轉換成密度檔(den- sity files ),再根據這些密度檔建立股骨的三
維實體模型(solid model)。本研究採用均勻立方體(uniform cube )
元素,亦即八個節點(node)之等參數(isoparametric)元素,並假設
股骨為等向性(iso- tropic)的非均質(inhomogeneous)材料,模擬單
腳站立(one-leg stance )狀態下,股骨的受力情形,藉由改變骨質材
料數目及股骨長度兩分析個參數,根據應力(stress)、應變(strain)
及應變能(strain energy)的判斷論其收斂性。結果顯示,在各種長度
中,最底下一層元素由於受拘束條件(cons- traints ),會有應力集中
的現象,此層元素以上應力與分析長度相關性不大;此外,材料數目於
16 種時收斂 。本研究告訴我們,當我們對股骨的某段長度具有興趣時
,至少需多取一層元素,並給定至少16 種材料。

Since finite element method(FEM)can be used in the analysis
of various geometric shapes,loading conditions,and material
properties,it becomes popular in civil engineering,aviation,
mechanics,and structural engineering;in addition,it is also an
indispensable tool in biomechanics and orthopaedics. In this
research we utilize the computerized tomography to obtain the
geometric and material properties of femur.The ori- ginal image
data are firstly transformed into density files, which are then
used to construct three-dimensional solid model of the femur.
After adopting uniform cube element(an isopara- metric element
with eight nodes)and assuming the femur to be isotropic and
inhomogeneous, we simulate the forces experienced by femur
under one-leg stance state. With different material number and
femur len we discuss the convergence of FEM according to
stress, strain, and strain energy. The results show that the
elements in bootom layer incurrs the effect of stress
concentration because of constrains.However, the stress
variatios are slight forelements in other layers.The FEM
converges as the number of materials equals 16. We learn from
this research that in investigating the properties of a certain
length of femur, it is suffice to take an additional layer of
element and give at least 16 kinds of materials in the calcu-
lation of FEM.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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