人工髋关节髋臼边缘动态接触半径的设计

R318.01; 当髋关节假体部件侧向移动足够大的距离接触到髋臼杯边缘时,带状磨损就会发生,为改善这种带状磨损导致的局部异常高接触应力现象,研究应用经典Hertzian接触理论对髋关节的边缘半径进行设计计算,分析不同髋臼倾角的法向载荷作用下接触尺寸和最大接触应力及合理的边缘半径等重要参数. 计算结果表明:随着边缘半径的增加,髋臼倾角在2°～50°内,起初最大接触压力小幅降低,随后缓慢增加,最终趋于稳定,可取得极小接触压力;而在倾角50°以上情况下最大接触压力迅速增长,边缘半径需较大变化才能取得极小接触压力. 随着倾角变化极小压力边缘半径先减小后趋于稳定后达到最小值,在45°之后急剧增大. 在相...

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Published in北京工业大学学报 Vol. 45; no. 8; pp. 727 - 732
Main Authors 徐旭松, 范振敏, 李飞, 叶霞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 江苏理工学院机械工程学院,江苏 常州,213001%南京理工大学机械工程学院,南京,210094 01.08.2019
Subjects
生物力学
边缘半径
dynamic contact
Hertz contact theory
Hertzian接触理论
接触压力
人工髋关节
biomechanics
hip prostheses
动态接触
edgeradius
contact pressure
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ISSN0254-0037
DOI10.11936/bjutxb2018020018

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Summary:R318.01; 当髋关节假体部件侧向移动足够大的距离接触到髋臼杯边缘时,带状磨损就会发生,为改善这种带状磨损导致的局部异常高接触应力现象,研究应用经典Hertzian接触理论对髋关节的边缘半径进行设计计算,分析不同髋臼倾角的法向载荷作用下接触尺寸和最大接触应力及合理的边缘半径等重要参数. 计算结果表明:随着边缘半径的增加,髋臼倾角在2°～50°内,起初最大接触压力小幅降低,随后缓慢增加,最终趋于稳定,可取得极小接触压力;而在倾角50°以上情况下最大接触压力迅速增长,边缘半径需较大变化才能取得极小接触压力. 随着倾角变化极小压力边缘半径先减小后趋于稳定后达到最小值,在45°之后急剧增大. 在相同的条件下接触尺寸和最大接触压力将随着载荷的增加而增加. 随着髋臼倾角的增加,接触尺寸将减小,而最大接触压力将增大. 通过该数值计算方法有助于寻找到合适的边缘半径,从而能更好地降低髋臼杯边缘接触压力,改善其应力分布规律,减轻带状磨损现象,以延长人工髋关节使用寿命.
ISSN:0254-0037
DOI:10.11936/bjutxb2018020018