Разработка композитной конструкции биомеханического назначения

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.