摘要：目的针对桡骨远端骨折外固定支具缺乏腕关节阶段性功能锻炼的问题,提出一种基于瞬态分析的外固定支具结构优化设计方法,为外固定支具结构设计提供理论参考依据。方法确定外固定支具固定、牵伸、活动3种工作模式,围绕牵伸、活动模式进行瞬态动力学分析,以判断其在牵伸、活动载荷作用下应力、变形等变化。对外固定支具的重要尺寸进行灵敏度分析,筛选出关键尺寸,以此为设计变量,以质量、最大变形量为目标变量。采用正交试验法、模糊优化方法建立数学模型,使多目标问题变为单目标问题,进而通过遗传算法优化求解。结果所设计的外固定支具在牵伸、活动模式下均满足设计需求,且具有较强的刚性。经尺寸优化求解,优化后模型与原模型相比质量下降5%,最大变形减少8%。结论研究结果达到轻量化的目的,为桡骨远端骨折外固定支具改进设计和研究奠定基础。

摘要：针对桡骨远端骨折传统外固定方法的缺点,设计一种新型外固定支具.分析外固定支具设计需求,基于模块化设计思想确定其固定、牵伸、活动三种功能模式及结构层次关系,给出外固定支具结构设计方案及工作原理.围绕外固定支具固定模式进行静力学分析,以外固定支具关键尺寸为设计变量,以质量、等效应力、最大变形量为目标变量,建立多目标尺寸优化模型.采用响应面法、中心复合试验设计法和多目标遗传算法进行尺寸优化求解,并进行轻量化设计.结果表明:该外固定支具在固定状态下具有较强的刚性,优化后的外固定支具满足设计需求,质量下降了19%,达到轻量化的目的,验证了结构设计方案的有效性和可行性.