Systems. Methods. Technologies 4(36) 2017

Системы Методы Технологии . В . Ю . Скиба и др . Анализ напряженно - деформированного … 2017 № 4 (36) с . 93-102 99 Рис . 8. 3D модели варианта сборки Ф 2 П 2 Т 2 эндопротеза КС ( сборка с большеберцовой костью ) Рис . 9. Абсолютная ( полная ) деформация для варианта сбор - ки Ф 2 П 2 Т 2 эндопротеза КС с большеберцовой костью : а — деформация для всей модели ; б — деформация для керамиче - ских вкладышей составной проставки Рис . 10. Эквивалентные напряжения для варианта сборки Ф 2 П 2 Т 2 эндопротеза КС с большеберцовой костью : а — напряжения для феморального компонента КС ; б — напря - жения для полимерных вставок Рис . 11. Коэффициент запаса по усталостной прочности для варианта сборки Ф 2 П 2 Т 2 эндопротеза КС с большеберцовой костью : а — для феморального компонента протеза КС ; б — значения коэффициента для полимерных вставок Выводы 1. На основе аналитического обзора литературных источников и теоретических исследований были опре - делены диапазоны движения составных частей сустава в трех плоскостях : фронтальный ( коронарной или про - дольной ), сагиттальной и поперечной ( горизонталь - ной ). Получены кинематическая и силовая схемы эндо - протеза КС . 2. В результате проведенных исследований опреде - лено , что коленный сустав — это двусуставная струк - тура , состоящая из большеберцово - бедренного и над - коленно - бедренного суставов . В большеберцово - бед - ренном суставе поверхностное движение возникает в трех плоскостях одновременно , но самое большое — в сагиттальной плоскости . В надколенно - бедренном со - членении поверхностное движение происходит одно - временно в двух плоскостях , фронтальной и попереч - ной , но наибольшее — во фронтальной плоскости . 3. Формирование математической модели биомеха - нического поведения КС осуществлялось на базе ко - нечно - элементного комплекса ANSYS с использовани - ем имитации изотропных свойств материала . Подго - товка твердотельных моделей производилась в CAD- комплексах PowerShape и SolidWorks на основании триангуляционных моделей скелета человека и фасет - ных поверхностей полиэтиленовой проставки ( вкла - дыша ) и феморального и тибиального компонентов сустава , полученных при 3D- сканировании . 4. В результате численного моделирования для ка - ждого разрабатываемого варианта КС были получены поля распределения абсолютных ( полных ) и относи - тельных деформаций , поля распределения эквивалент - ных напряжений и поля распределения коэффициента по усталостной прочности . 5. В ходе исследований установлена достаточно перспективная конструкция КС — Ф 2 П 2 Т 2 ( сборный феморальный компонент из сплава Ti-Al-V с полимер - ными вставками ( модель Ф 2), керамические вкладыши составной проставки ( модель П 2), сборный тибиальный компонент из сплава Ti-Al-V ( модель Т 2)). При этом коэффициент запаса по усталостной прочности равен : феморальный компонент — 4.2; полимерные вставки а б а б