Оптимизация параметров напряжённо-деформированного состояния деталей и узлов стержневой конструкции с упругими элементами : На примере аппарата внешней фиксации позвоночника человека

• Автор: Алатов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курган
• Количество страниц: 171 с. : ил.

Глава 1. ОБЗОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ КОРРЕКЦИИ
ДЕФОРМАЦИЙ ПОЗВОНОЧНИКА
1.1. Геометрические параметры сколиотических деформаций
1.2. Классификация устройств фиксации позвоночника
1.3. Классификация деталей аппаратов наружной фиксации
позвоночника
1.4. Обоснование моделирования процесса коррекции
позвоночника аппаратом внешней фиксации
1.5. Анализ теоретических методов исследования статически
неопределимых конструкций
1.6. Выводы и задачи исследований
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ “АППАРАТ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ - ПОЗВОНОЧНИК”
2.1. Обоснование структуры аппарата внешней фиксации с упруго-корректйрующими устройствами
2.2. Математическая модель процесса изменения пространственного положения системы с ограниченной скоростью деформации
2.3. Исследование статически неопределимого узла внешней фиксации элементов позвоночника аппарата с упруго-корректирующими устройствами
2.4. Обоснование оптимальных геометрических параметров узла внешней фиксации аппарата с упруго-корректирующими устройствами
2.5. Влияние величины и распределения усилий коррекции на напряжённо-деформированное состояние аппарата с упруго-корректирующими устройствами
2.6. Выводы
Глава 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМЫ “АППАРАТ
ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ - ПОЗВОНОЧНИК”
ЗЛ. Методика оценки влияния физико-механических свойств мягких тканей на напряжённо-деформированное состояние деталей аппарата внешней фиксации позвоночника
3.2. Методика определения усилия, возникающего в сечениях позвоночника при максимальной величине деформации, от его геометрических параметров
3.3. Зависимость распределённой нагрузки от массы надстоящих сегментов тела в процессе расчёта момента в сечении позвоночника
3.4. Количественная оценка величины деформации в процессе
коррекции позвоночника аппаратами внешней фиксации
3.5. Контроль усилия коррекции в системе “аппарат внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами — позвоночник”
3.6. Контроль осевого усилия в упруго-корректирующих устройствах аппарата внешней фиксации системой СКУ
3.7. Выводы
Елава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА
КОРРЕКЦИИ ДЕФОРМАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА АППАРАТОМ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ С УПРУГО-КОРРЕКТИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ
4.1. Определение параметров процесса коррекции сколиотической деформации позвоночника аппаратом внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами
4.2. Регрессионный анализ основных параметров процесса коррекции деформации аппаратом внешней фиксации с упруго-корректирующими устройствами
4.3. Оптимизация величины усилий коррекции деформации позвоночника с целью сокращения времени изменения пространственного положения структуры аппарата
4.4. Результаты экспериментальных исследований распределения усилий, обеспечиваемых упруго-корректирующими устройствами аппарата внешней фиксации, при помощи системы контроля осевого усилия СКУ
4.5. Выводы
Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТОВ ВНЕШНЕЙ ФИКСАЦИИ ПОЗВОНОЧНИКА, ОСНАЩЁННЫХ РЕЗЬБОВЫМИ РЕГУЛИРОВОЧНЫМИ СТЕРЖНЯМИ, И АППАРАТОВ С УПРУГО-КОРРЕКТИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ
5.1. Анализ параметров коррекции аппаратами, оснащёнными резьбовыми регулировочными стержнями
5.2. Моделирование процессов коррекции деформации позвоночника аппаратом на основе резьбовых регулировочных стержней и аппаратом с упруго-корректирующими устройствами
5.3. Сравнение эффективности использования конструкций аппарата, оснащённого резьбовыми регулировочными стержнями, и аппарата с упруго-корректирующими устройствами
5.4. Экономическая эффективность внедрения аппарата внешней фиксации с унруго-корректирующими устройствами
случае неравномерного распределения значений Б| и Р2 (с разницей 45 Н), максимальное значение усилия коррекции составит 70 Н (см. табл. 2.4).
Усилие упругих спиц (см. табл. 2.5), соединяющих блоки фиксации сегментов позвоночника, не способно значительно влиять на напряжение в опасных сечениях звена А аппарата.
Рассмотрен блок фиксации, состоящий из трёх управляющих скоб, расположенный в звене В аппарата.
В соответствии с данными таблицы 2.6 оптимальные значения усилий коррекции Бь Р2, Р3, находятся в диапазоне от 0 до 200 Н. Неравномерность распределения Рь Р2, Рз и Р4 (с разницей 75 Н) снижает значение усилия коррекции до 100 Н. Однако при схеме нагружения Р, = Р2 = 100 Н; Рз = Р4 = 25 Н и р! = Р2 = 25 Н; Р3 = Р4 = 100 Н значения напряжений в опасных сечениях превышают допустимые (табл. 2.7).
Поперечное усилие упругих спиц, в соответствии с данными таблицы 2.8, не способно значительно влиять на напряжение в опасных сечениях звена В аппарата.
Рассмотрен блок фиксации, состоящий из трёх управляющих скоб, расположенный в звене С аппарата.
На основании данных таблицы 2.9, оптимальные значения Р3 и Р4 расположены в диапазоне 0 - 55 Н. В случае неравномерности распределения Р] и Р2 (с разницей 40 Н) максимальное значение усилия коррекции составит 65 Н (табл. 2.10). Влияние упругой спицы (табл. 2.11) на напряжение в опасных сечениях блока фиксации звена С не оказывает значительного влияния.
Таким образом, выбор значений и схем приложения усилий коррекции в системе “аппарат - позвоночник” необходимо проводить в чётком соответствии с выбранной комплектацией аппарата и геометрией искривления позвоночника.