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专利号: 2021109359043
申请人: 郑州铁路职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种脊柱侧弯矫形力计算方法,其特征在于,其步骤如下:步骤一:基于弹性地基梁理论构建脊柱侧弯躯干数学模型;

步骤二:在集中载荷和分布载荷情况下,分别计算脊柱侧弯躯干数学模型中的集中载荷和分布载荷。

2.根据权利要求1所述的脊柱侧弯矫形力计算方法,其特征在于,所述脊柱侧弯躯干数学模型包括侧弯位置a施加集中载荷P的解析方程I和躯干任意位置施加分布载荷q的解析方程II;

其中,解析方程I的表达式为:

解析方程II的表达式为:

其中,y为侧弯脊柱与正常脊柱之间的偏移距离,y0为端点O处的y的初参数;x为施力点与原点的距离;M为弯矩,M0为端点O处的M的初参数;Q为剪切力,Q0为端点O处的Q的初参数;E为梁材料的弹性模量;b为梁底面的宽度;k为地基系数;I为梁截面的惯性矩;q为来自地基上的外力,即分布载荷;P为集中载荷;β和L均为特征系数;θ为梁任意截面的转角,θ0为端点O处的θ的初参数;||a表示x>a时应加的修正项;φ1(·)、φ2(·)、φ3(·)、φ4(·)均为克雷洛夫函数。

3.根据权利要求2所述的脊柱侧弯矫形力计算方法,其特征在于,在集中载荷情况下脊柱侧弯躯干数学模型中的集中载荷的计算方法为:S2.1、定义躯干骶骨为原点O,上端点为L,测量脊柱侧弯患者脊柱的总长l,施力位置与原点距离a,通过椎体横截面计算脊柱截面惯性矩,利用患者X光片测量患者脊柱偏移距离y值,根据文献[李文成.脊柱矫正力的计算与分析[D].大连交通大学,2018.]得知脊柱的弹性模量E;通过查阅参数手册[龙驭球.弹性地基梁的计算[M].人民教育出版社,1981.],获得特征系数β和地基系数k;

S2.2、由于脊柱侧弯矫形的模型类似于简支梁,则由两端点的边界条件可得各参数值;

已知初参数:

L端边界条件:

根据L端边界条件求解待求初参数θ0和Q0;

给定L端条件:

由L端条件计算出初始参数θ0和Q0;

S2.3、将步骤S2.1的参数以及初始参数θ0和Q0代入解析方程I,得出集中载荷P。

4.根据权利要求2或3所述的脊柱侧弯矫形力计算方法,其特征在于,在分布载荷情况下脊柱侧弯躯干数学模型中的分布载荷的计算方法为:S3.1、定义躯干骶骨为原点O,测量脊柱侧弯患者脊柱的总长l,施力位置与原点距离a,通过椎体横截面计算脊柱截面惯性矩,利用患者X光片测量患者脊柱偏移距离y值,根据文献[李文成.脊柱矫正力的计算与分析[D].大连交通大学,2018.]得知脊柱的弹性模量E;通过查阅参数手册[龙驭球.弹性地基梁的计算[M].人民教育出版社,1981.],获得特征系数β和地基系数k;

S3.2、L端边界条件:

给定L端条件:

由L端条件计算初始参数θ0和Q0;

S3.3、将步骤S3.1的参数以及初始参数θ0和Q0代入解析方程II,得出分布载荷q。