[发明专利]一种柔性针穿刺软组织的力学及弯曲变形建模方法

摘要

本发明提供一种柔性针穿刺软组织的力学及弯曲变形建模方法，其包括下列步骤：1)建立夹紧摩擦力模型；2)建立切割力模型；3)建立组织抵抗力模型；4)根据建立的力学模型，得出各个力的侧向分力并求和，将侧向合力代入大变形理论中来求解柔性针的弯曲变形。本发明的柔性针力学及弯曲变形建模方法，考虑了支撑摩擦力和组织抵抗摩擦力等相关因素的影响，并且选取更加符合柔性针弯曲变形实际情况的大变形理论来研究柔性针的弯曲变形，因此使得柔性针的力学及弯曲变形模型更加完善合理。

主权项

一种柔性针穿刺软组织的力学及弯曲变形建模方法，其特征在于，以柔性针穿刺的进给方向为x轴的正方向，以垂直于x轴向上方向为y轴的正方向，以柔性针末端的横截圆面的圆心为原点，建立直角坐标系；将柔性针与软组织之间产生的相互作用力分类为：柔性针的末端进给力Fp、夹紧摩擦力Ff、组织抵抗力Fr、针尖处的切割力Ft以及由于组织抵抗力产生的抵抗摩擦力Fr,f和由于柔性针进给支撑件产生的支撑件摩擦力f支撑；选取镍钛合金材质的柔性针作为实验用针，该发明方法包括以下步骤：1)建立夹紧摩擦力模型；2)建立切割力模型；3)建立组织抵抗力模型；4)根据建立的力学模型，得出各个力的侧向分力并求和，将侧向合力代入大变形理论中来求解柔性针的弯曲变形。