Практикум по проектированию 3D-моделей изделий медицинского назначения (медико-инженерное направление). Методическое пособие

○○ используя команду Force, приложите силу 8000 Н к верхней грани 3D-модели (обратите внимание, что как только вы выбрали верхнюю грань 3D-модели, в диалоговом окне Structural Loads отобразится количество зафиксированных граней в опции Targets);

○○ нажмите OK;

Рисунок 14 – Направление приложения силы к верхней грани 3D-модели

•• постройте сетку на 3D-модели и запустите решение:

○○ выберите Solve > Generate Mesh. Внимание, программа может потребовать сохранить модель;

○○ выберите Solve > Solve. Нажмите Solve 1 Study и дождитесь окончания расчетов;

•• определите минимальные и максимальные значения деформаций в 3D-модели:

○○ нажмите на Safety Factor и из появившегося списка выберите Strain.

Шкала напряжений, деформации и других критериев располагается в правом нижнем углу (рисунок 15), где синим цветом отображаются наименее нагруженные места, красным цветом – наиболее нагруженные с соответствующими числовыми значениями.

Данная цветовая шкала проецируется на 3D-модель, показывая данные нагруженные места. Как видно на рисунке 16, наиболее нагруженным местом является верхняя часть 3D-модели имплантата (место приложения силы 8000 Н).

21

Рисунок 15 – Шкала напряжений исследуемой модели

Рисунок 16 – Пример наиболее нагруженных мест (цветовая индикация) на 3D-модели

При этом наименее нагруженными местами являются области между технологическими отверстиями и рядом с ними. При проведении симуляции необходимо стремиться, чтобы в 3D-модели преобладали минимальные напряжения и деформации. Если в модели преобладают максимальные напряжения и

22

деформации, то в 3D-модель необходимо вносить изменения. Однако напряжения определяются не только цветовой шкалой, но и числовой. Также, как видно на рисунке 16, в данном случае на модели отображаются места с двумя числами, это максимальное (0.01928) и минимальное (0.00001) значения деформации. По условию проведения испытаний деформация не превышает допустимое значение (5 %). Из этого следует, что в модель нет необходимости вносить изменения, чтобы уменьшить деформацию в отдельных участках.

23

Урок 5.

Внесение изменений в 3D-модель

В данном уроке используются функции и команды:

•• команда Change Workspace, чтобы переключиться в среду Design;

•• команда Edit Sketch, чтобы вносить изменения в эскиз/модель;

•• функция Time Line.

Упражнение 12

Внесите изменения в 3D-модель, исследованную в упражнении 11, согласно следующим размерам:

•• размер внутреннего эллипса в основании модели – 25×15 мм;

•• размер внутреннего эллипса в вершине модели – 20×10 мм.

Шаги:

•• включите среду Design:

○○ используя команду Change Workspace, переключитесь в среду Design;

•• увеличьте толщину стенок конуса:

○○ используя Time Line (изображен на рисунке 17), найдите эскиз, отвечающий за эллипс на нижней грани конуса;

Рисунок 17 – Time Line, включающий все действия, сделанные с 3D-моделью

24

○○ выберите эскиз (правой кнопкой мыши) и нажмите Edit Sketch. Задайте размеры эллипса 25 и 15 мм. Затем нажмите Finish Sketch;

○○ используя Time Line и команду Edit Sketch, измените размеры эллипса на верхней грани на 20 и 10 мм;

○○ нажмите Finish Sketch. Обратите внимание, что 3D-модель перестраивается автоматически.

Упражнение 13

Используя приложение «Simulation», подберите оптимальный диаметр сечения в диапазоне 1 – 10 мм для обеспечения деформации не более 5 % при сжимающем усилии 10 000 Н моделей, спроектированных в упражнениях 2, 3 и 4.

Упражнение 14

Используя приложение «Simulation», подберите оптимальный диаметр сечения в диапазоне 2 – 10 мм для обеспечения деформации не более 10 % при сжимающем усилии 12 000 Н моделей, спроектированных в упражнениях 6 и 7.

Упражнение 15

Используя приложение «Simulation», подберите оптимальный диаметр сечения в диапазоне 2 – 10 мм и количество технологических отверстий для обеспечения деформации не более 15 % при сжимающем усилии 30 000 Н модели, спроектированной в упражнении 9.

25