Теоретическое исследование деформации и разрушения пористых материалов медицинского назначения и биомеханических конструкций

• Автор: Коноваленко, Игорь Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.04, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1 Свойства пористых сред, механика твердых биологических материалов и биомеханических конструкций

1.1 Структура и основные механические свойства пористых сред

1.2 Особенности механики твердых биологических тканей

1.3 Особенности строения биологических конструкций и их моделирование

2 Моделирование деформации и разрушения хрупких пористых материалов на мезомасштабном уровне

2.1 Моделирование материалов методом подвижных клеточных

автоматов. Методика расчета компонент тензора напряжений в центре автомата

2.2 Способы учета пористой структуры материалов в методе МСА

2.3 Изучение деформации и разрушения сред с различной пористой структурой при сдвиговом нагружении
2.4 Изучение деформации и разрушения сред с различной структурой порового пространства при одноосном сжатии

2.5 Методика оценки механических характеристик высокопористых материалов

3 Исследование механических свойств кальцийфосфатных покрытий
3.1 Методика моделирования граничной области эндопротеза 7
3.2 Оценка механических свойств покрытий с различным распределением кальция по глубине
3.3 Моделирование покрытий с учетом их пористого строения
4 Исследование прочностных свойств системы сустав
эндопротез бедренная кость при динамических нагрузках
4.1 Построение двумерной МСАмодели тазобедренного сустава человека с эндопротезом
4.2 Влияние демпфирующих включений и покрытий на отклик и разрушение системы сустав эндопротез бедренная кость
при динамических нагрузках.
4.3 Влияние анатомических особенностей тазобедренного сустава
на его прочностные характеристики
Основные результаты и выводы
Литература


В частности, значение предельной деформации, соответствующей максимуму сопротивления образца внешней нагрузке, возрастает на величину до практически без уменьшения прочности сустава. При этом в случае использования демпфирующих включений в тазовой кости снижается скорость роста числа повреждений на стадии П, то есть до формирования первой макротрещины, а в случае использования демпфирующего слоя значительно снижается скорость роста числа повреждений на стадии I, то есть на этапе зарождения и относительно медленного накопления повреждений. Таким образом, нанесение демпфирующего покрытияслоя на ножку эндопротеза позволяет на повысить предельную деформацию до начала разрушений в тазовой кости. В костном цементе рассмотренные способы модификации эндопротеза приводят к значительному почти двукратному удлинению стадии I и, как следствие, к более позднему возникновению макротрещины в костном цементе. При этом изменение ориентации включения в шейке оказывает существенное влияние на продолжительность стадии I, увеличивая ее на 7 . Известно, что бедренная кость человека имеет анатомические изгибы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а также изменяющееся по длине поперечное сечение. Эти факторы во многом определяют ее биомеханическое поведение при механических нагрузках 6, 7, 8. Кроме того, нагружение кости не является одноосным вследствие специфики строения проксимального отдела и влияния мышц и связок 5. В частности, широкая фасция бедра за счет своего натяжения изменяет распределение внутренних напряжений и значительно уменьшает опасные растягивающие напряжения 6, .