Разработка композитной конструкции биомеханического назначения
- Авторы: Борисов И.М.1, Резник С.В.1
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
- Выпуск: Том 22, № 4 (2021)
- Страницы: 348-354
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2312-8143/article/view/327516
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-4-348-354
- ID: 327516
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Разработка новой конструкции протеза нижней конечности представляет интерес для обеспечения нового уровня комфорта для людей с ограниченными возможностями при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями. На основе существующих аналогов и современных работ в области протезирования предложены три концепта конструкции протеза стопы из композитного материала (углепластик), созданы пространственные модели поверхностей, твердотельные модели и фотореалистичные визуализации. Для подтверждения работоспособности и функциональности конструкций, а также для определения напряженно-деформированного состояния, возникающего при взаимодействии с поверхностью, имеющей наклон 15° относительно горизонтальной плоскости, используется метод конечных элементов на пространственных моделях четырех вариантов конструкций. Посредством компьютерных симуляций взаимодействия протезов с наклонной поверхностью проведен сравнительный анализ различных вариантов конструкции протеза нижней конечности в одинаковых условиях. Полученные результаты показали, что данное конструкторское решение работоспособно и как минимум на 14,4 % эффективнее стандартных конструкций, имеющих одну прорезь в пружинном элементе, и на 44,5 % эффективнее конструкций, не имеющих прорезей в пружинных элементах, при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями.
Ключевые слова
Об авторах
Иван Михайлович Борисов
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Email: dvsgood@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2347-7306
бакалавр, магистрант кафедры CМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции»
Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1Сергей Васильевич Резник
Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
Автор, ответственный за переписку.
Email: sreznik@bmstu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4837-6993
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой CМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции»
Российская Федерация, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1Список литературы
- Yakobson YaS, Kuzhekin AP, Samoilov DV, Shishkin BV. Energy safety in prosthetic feets. Russian Journal of Biomechanics. 1999;3(2):129. (In Russ.)
- Osipenko MA, Nyashin YI, Rudakov RN. Mathematic simulation and optimization of prosthetic feet construction. Russian Journal of Biomechanics. 1999;3(2): 87–88. (In Russ.)
- Nevruev D. Modernization of prosthetic feet construction. Technology and Processing of Modern Polymer Materials: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference. 2017;3:63–66. (In Russ.)
- Nevruev D, Shestopalov V, Uldanov A. The question of modernization of prosthetic feet construction. 2017; (33–1):47–49. (In Russ.) https://doi.org/10.18411/lj-25-12-2017-18
- Song Y. Performance test for laminated-type prosthetic foot with composite plates. Int. J. Precis. Eng. 2019;20(10):1777–1786. https://doi.org/10.1007/s12541-019-00156-3
- Abbas SM, Resan KK, Muhammad AK, Al-Waily M. Mechanical and fatigue behaviors of prosthetic for partial foot amputation with various composite materials types effect. International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2018;9(9):1–8.
- Zou D, He T, Dailey M, Smith K, Silva MJ, Sinacore DR, Mueller MJ, Hastings MK. Experimental and computational analysis of composite ankle-foot orthosis. J. Rehabil. Res. DeV. 2014;51(10):1525–1536.
- Noroozi S, Sewell P, Abdul Rahman AG, Vinney J, Chao OZ, Dyer B. Modal analysis of composite prosthetic energy-storing-and-returning feet: an initial investigation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part P: Journal of Sports Engineering and Technology. 2013;227(1):39–48. https://doi.org/10.1177/1754337112439274
- ANSYS Composite PrepPost User’s Guide. Canonsburg; 2013.
- Bulanov IM, Vorobey VV. Technology of rocket and aerospace structures made of composite materials. Moscow: Bauman Moscow State Technical University Publ.; 1998. (In Russ.)
- Bataev AA, Bataev VA. Composite materials: structure, receipt, application. Novosibirsk: NSTU Publ.; 2002. (In Russ.)
Дополнительные файлы
