基于混合润滑理论人工髋关节润滑特性研究
与天然髋关节结构相比，人工髋关节结构润滑效果较差，在人体的日常运动过程中会产生较大的摩擦磨损，最终导致人工髋关节松动失效。从生物摩擦学角度出发，掌握人工髋关节系统润滑机理，了解各影响因素对人工髋关节润滑性能的作用，是帮助设计具有优良润滑效果、长寿命人工髋关节的重要理论依据。基于此，本文从理论上对人工髋关节系统进行润滑数值分析: 基于混合润滑理论，建立了人工髋关节混合润滑数学模型，利用统一的Reynolds方程，耦合了髋关节几何结构、接触面表面形貌及弹性变形、润滑介质的粘压和密压效应等因素对润滑性能的影响。采用有限差分法结合数值迭代确定了该模型的数值求解流程，通过数值求解得到人工髋关节润滑压力和膜厚分布，分析了人工髋关节的混合润滑行为。考察了接触面表面形貌、结构参数、工况参数、髋关节类型及滑液粘度等因素对人工髋关节混合润滑性能的影响。 针对人体髋关节运动特点，掌握髋关节所受外载荷及旋转角速度的变化规律，在混合润滑数学模型基础上，进一步考虑髋关节在步态周期过程中的时效性，建立人工髋关节瞬态混合润滑数学模型。通过数值迭代得到人工髋关节瞬态混合润滑完全数值解。并以金属-金属、金属-聚乙烯臼、陶瓷-聚乙烯臼和陶瓷-陶瓷四种类型人工髋关节为对象，结合滑膜比厚，对人工髋关节步态周期过程中的润滑状态进行比较分析。
人工髋关节;润滑性能;混合润滑理论;步态周期;时效性
广西大学
硕士
化工过程机械
黄福川
2016
中文
R318.17
62
2016-12-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）