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专利号: 2022107658168
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的装置,其特征在于:它包括圆柱形加载筒(1)、十字形加载滑块(2)、底座(5)、定制模具(4)、U型夹(9)、定位夹板(7)、连接件(10),其特征在于:所述圆柱形加载筒(1)底部设有与其相配合的底座(5),在圆柱形加载筒(1)的内壁设有两组对称的矩形滑动导轨(3),两组对称的矩形滑动导轨(3)与十字形加载滑块(2)相配合,十字形加载滑块(2)的下端设有U型夹(9),U型夹(9)的一侧安装有螺栓(8)和矩形导轨(14),螺栓(8)和矩形导轨(14)与定位夹板(7)相连接,定位夹板(7)与U型夹(9)相配合将骨软骨模型(6)夹持;

所述的圆柱形加载筒(1)内和底座(5)上侧固定有定制模具(4),定制模具(4)的凹形表面(15)是根据骨软骨模型的表面(16)设计所得,并使凹型表面(15)与加载过程中使用的骨软骨的表面(16)充分接触。

2.根据权利要求1所述的用于对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的装置,其特征在于:所述十字形加载滑块(2)上侧与设有连接孔(12)和定位螺栓孔(13),连接孔(12)与连接件(10)相连接,并通过定位螺栓(11)进行固定。

3.根据权利要求1所述的用于对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的装置,其特征在于:两组对称矩形滑动导轨(3)的长度达到其圆柱型加载筒长的2/3,实现对筒内被加载物体的全行程加载。

4.根据权利要求1所述的用于对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的装置,其特征在于:十字形加载滑块(2)通过圆柱型加载筒上的矩形滑动导轨(3)进行滑动,并在两组对称矩形滑动导轨(3)的限制下,不会发生左右晃动和偏移。

5.一种用于对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的方法,通过权利要求1‑4任一项所述的装置实现,其特征在于步骤如下:在圆柱形加载筒1内和底座5上侧固定有定制模具,并将底座5与圆柱形加载筒1通过螺纹旋紧;将准备好的骨软骨通过U型夹9和定位夹板7固定在U型夹9上;将准备好的骨软骨通过U型夹9和定位夹板7固定在U型夹9上;根据试验机的加载端,选择合适的加载连接件10,将连接件10的圆形端与十字形加载滑块2上侧的连接孔12相连接,并通过固定螺栓11进行固定,连接件的另一端与压缩试验机的加载端进行连接,将底座5与压缩试验机另一端相连接,然后对骨软骨的不规则完整曲面进行压缩载荷加载。

6.根据权利要求5所述的对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的方法,其特征在于:所述定制模具其成型方式包括但不限于3D打印、激光烧结或高温熔融;定制模具所使用的材料包括但不限于石蜡、工程塑料、钛合金、钴铬合金、光敏树脂、不锈钢、铝合金、陶瓷、石墨烯、胶原或高分子材料。

7.根据权利要求6所述的对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的方法,其特征在于,定制模具(4)为石蜡材料步骤如下:步骤一:将经过加热的石蜡融化后注入到圆柱形加载筒(1)内,且圆柱形加载筒(1)内石蜡的高度达到其整体筒高的1/5至1/4之间;

步骤二:将准备好的骨软骨通过U型夹(9)和定位夹板(7)固定在U型夹(9)上;

步骤三:等到圆柱形加载筒(1)内石蜡温度降低至45℃左右时,此时石蜡没有完全硬化,将夹持有骨软骨的U型夹(9)和十字形加载滑块(2)从圆柱形加载筒(1)的上侧推入到筒内,并按压至石蜡将软骨表面完全包裹;

步骤四:待石蜡冷却过后,将十字形加载滑块(2)从圆柱形加载筒(1)取出;

步骤五:根据试验机的加载端,选择合适的加载连接件(10),将连接件(10)的圆形端与十字形加载滑块(2)上侧的连接孔(12)相连接,并通过固定螺栓(11)进行固定,连接件的另一端与压缩试验机的加载端进行连接,将底座(5)与压缩试验机另一端相连接,然后对骨软骨的不规则完整曲面进行压缩载荷加载。

8.根据权利要求6所述的对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的方法,其特征在于,定制模具(4)为工程塑料、树脂、高分子材料等,具体操作步骤如下:步骤一:使用CT扫描,对骨软骨模型进行扫描;

步骤二:使用建模软件将CT扫描获得的骨软骨数据进行建模,通过模型转换获得与软骨表面相契合的模具曲面;

步骤三:对模具曲面进行调整,模具的圆周尺寸和圆柱形加载筒(1)的尺寸一致,模具的的高度尺寸为圆柱形加载筒(1)高度的1/4;

步骤四:使用3D打印技术,将建模好的模具(4)进行打印;

步骤五:将打印好的模具(4)装入圆柱形加载筒(1),然后可实现对骨软骨不规则完整曲面进行压缩载荷加载。

9.根据权利要求6所述的对骨软骨不规则完整表面进行压缩载荷加载的方法,其特征在于,定制模具(4)为钛合金时,具体操作步骤如下:步骤一:使用CT扫描,对骨软骨模型进行扫描;

步骤二:使用建模软件将CT扫描获得的骨软骨数据进行建模,通过模型转换获得与软骨表面相契合的模具曲面;

步骤三:对模具曲面进行处理获得模具每一层的加工信息,模具的圆周尺寸和圆柱形加载筒(1)的尺寸一致,模具的的高度尺寸为圆柱形加载筒(1)高度的1/4。

步骤四:在成型工作台上铺设钛粉,进行激光烧结;

步骤五:将烧结好的模具(4)装入圆柱形加载筒(1),然后可实现对骨软骨不规则完整曲面进行压缩载荷加载。