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人工膝关节设计与制造涉及到多个学科，需要将多个学科的知识结合起来，属于多学科研究的范畴。现今，国内的人工关节设计和制造水平和国外相比还存在着很大的差别，而从国外进口的人工关节一般都是按照欧美国家人体关节的尺寸范围设计。甚至在某些情况，与国内患者需要替换的关节尺寸不符，而国内自主设计的假体，由于缺少大量的实验总结，设计过程中难以和实际环境结合，易缩短人工关节的使用寿命。本文从人工关节的模型还原、假体测量设计、假体模具设计、模拟关节置换后的受力分析等几个方面进行研究分析。1.对CT图像进行反求，生成人体膝关节的三维模型。通过对模型的关键尺寸进行测量，最终确定的模拟弯曲曲线的4段圆弧半径分别为，R1=10mm，R2=34.5mm，R3=30mm，R4=20mm。切割偏移尺寸T1=5mm，T2=10mm，T3=5mm，前视图圆弧半径为25mm。确定胫骨平台厚度为3mm，人工半月板厚度为8mm，最终完成模型的设计。2.通过Moldflow软件对人工半月板进行了模流分析，获得了填充时间为3.118s，确定了半月板侧边为浇注入口，设置了4组冷却管，距模型上下表面15mm，管间距30mm，管径8mm。经过分析，当入水温度为25℃时，出水口温度为25.33℃。最大填充压力为30.18MPa，发生在3.086s；最大锁模力为9.44t，发生在4.143s；根据制件顶出结果可知填充、冷却、保压的总时间为44.17s。根据模型确定模仁尺寸为120×90×50mm，选取模架型号为FUTABA_S型，模架尺寸200×300mm，选定注塑机型号为SZA-YY60，校核注塑机及模架，满足要求。3.对人工膝关节进行了单脚直立状况的有限元静力分析，利用耦合的方式，对股骨与人工半月板的装配进行定义。利用简化的力学模型，求解出施加到股骨上的集中力大小为652.13N，并将此力施加于股骨上表面。经计算得知，整体模型最大应力值为7.753MPa，发生在股骨滑面与股骨接合部位。人工半月板最大应力值为0.42098MPa，其值小于超高分子聚乙烯的最小抗拉强度50MPa，满足材料强度要求。