為探究不同材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)對人工髖關(guān)節(jié)接觸力學(xué)性能的影響,采用有限元法建立球基共型人工髖關(guān)節(jié)有限元模型。通過在股骨頭中心施加豎直向上的載荷,分析髖臼杯在不同材料組合和不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下的接觸力學(xué)性能。結(jié)果表明:隨著材料彈性模量增大,配副之間的接觸壓力增大,接觸面積相應(yīng)減小,同一結(jié)構(gòu)參數(shù)下不同材料配副接觸壓力的變化趨勢基本一致;結(jié)構(gòu)參數(shù)中股骨頭與臼杯之間的間隙和股骨頭直徑對接觸壓力影響較大,臼杯傾角超過60°則會產(chǎn)生邊緣接觸現(xiàn)象。研究結(jié)果可為人工髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)和安裝提供參考。 

【文章來源】：西安工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,34(02)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

人工髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)模型

圖2為不同材料配副的人工髖臼杯的接觸壓力分布狀況。可以看出,在3種人工髖關(guān)節(jié)材料配副中,最大接觸壓力從小到大依次是:MOM、MOC、COC。而接觸面積與接觸壓力成反比關(guān)系,從小到大依次是:COC、MOC、MOM,其中MOC與COC接觸面積較接近。圖中MOC型和MOM型接觸壓力峰值相對較小,且相差不大,COC型峰值相對較大。相比MOM型,MOC型接觸壓力峰值增加了11.63%,COC型增加了43.24%。隨著材料彈性模量增大,人工髖關(guān)節(jié)配副的接觸壓力隨之增大,與此同時接觸面積會相應(yīng)減小。因此,在這3種材料配副中,選擇MOM和MOC型有利于改善材料配副對人工髖關(guān)節(jié)接觸性能的影響。圖3給出了不同材料配副在不同背襯厚度、股骨頭直徑、間隙、髖臼傾角4種影響因素下最大接觸壓力的變化曲線。

對于髖臼傾角導(dǎo)致接觸壓力先減后增的現(xiàn)象,圖4以MOM型為代表進(jìn)一步研究,從左到右傾角依次為30°、45°、60°、75°、80°�？梢钥闯�,隨著傾角不斷增大,接觸范圍逐漸移向髖臼邊緣,當(dāng)傾角達(dá)到60°時出現(xiàn)邊緣接觸。隨著傾角繼續(xù)增大,接觸范圍越來越小,當(dāng)傾角為80°時接觸范圍幾乎消失,可能是邊緣接觸導(dǎo)致傾角超過60°時接觸壓力增加。因此,選擇合適的髖臼杯傾角可以有效減小接觸壓力和邊緣接觸。3 結(jié) 論


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