Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №3 2017

Актуальные проблемы в машиностроении

. Том 4. № 3. 2017

Технологическое оборудование,

оснастка и инструменты

____________________________________________________________________

УДК 62 – 03

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ КОНИЧЕСКОГО

СОЕДИНЕНИЯ «ГОЛОВКА-НОЖКА» ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА

Ю.С. СЕМЕНОВА, канд. техн. наук, доцент

К.С. СЛЫВАКОВА, магистрант

(НГТУ, г. Новосибирск)

Слывакова К.С.

– 630073,г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,

Новосибирский государственный технический университет,

e-mail:

K.naumova.2011@stud.nstu.ru

Рассмотрена проблема обеспечения работоспособности конструкции конического

соединения «головка – ножка» тазобедренного сустава. Исследуется напряженно -

деформированное состояние керамического материала медицинского назначения

разработанного в НГТУ. Представлены расчёты коэффициента запаса прочности,

максимальных и нормальных напряжений для различной геометрии конических соединений

«головка – ножка». Показан характер контактирования головки и ножки для различных

вариантов конструкций соединения. В результате анализа полученных данных установлена

наиболее благоприятная геометрия соединения «головка-ножка».

Ключевые слова

: конечно – элементный анализ, напряженно – деформированное

состояние, коэффициент запаса прочности, максимальные напряжения, нормальные

напряжения.

Введение

В настоящее время в современном эндопротезировании стоит задача обеспечения ра-

ботоспособности тазобедренного сустава (ТБС) в условиях нагружения. ТБС состоит из та-

зовой и бедренной частей, соединяющихся между собой с помощью трибологической пары,

которая представлена модульной головкой бедренной части и вкладышем тазовой части. Го-

ловка имеет посадочное место на конус шейки (ножка) бедренного компонента [1, 2]. С це-

лью реализации импортозамещения в России в рамках совместного проекта ЗАО "НЭВЗ-

Керамикс" и НГТУ разработан новый материал для медицинского назначения, который

предполагается применять для изготовления керамических головок [3]. В ходе исследования

работоспособности разработанного материала необходимо провести расчеты напряженно –

деформированного состояния конического соединения керамической головки и ножки.

Необходимо определить характер и величину напряжений керамической головки в диапазоне

нагрузок, действующих в соединении при эксплуатации сустава.

Цель исследования заключается в установлении взаимосвязи между напряженно – де-

формированным состоянием керамической головки и ножки ТБС с их геометрическими ха-

рактеристиками для достижения надежности сопряжения. Для достижения заданной цели

необходимо с помощью метода конечного элементного (МКЭ) анализа определить коэффи-

циент запаса прочности, максимальные напряжения и нормальные. Определить каким обра-

Данная работа выполнена на основе проекта между НЭВЗ – Союз и НГТУ по созданию высокотехнологичного

производства по теме: «Разработка технологии производства керамики и керамических композитов для нового

поколения изделий медицинского назначения, замещающих металлоимплантаты».