Właściwości mechaniczne lejów protezowych z warstwami wzmacniającymi

W monografii skupiono się nad zastosowaniem badań wytrzymałościowych oraz modelowania i symulacji z użyciem metody elementów skończonych do określenia właściwości leja protezowego z warstwami wzmacniającymi. W ramach pracy wykonano próbki laminatów z różną liczbą warstw wzmacniających z maty szklanej. Próbki te przebadano w celu określenia podstawowych parametrów materiałowych. W dalszej części pracy wykonano wirtualny model leja protezowego, a następnie przeprowadzono jego symulację wytrzymałościową, wykorzystując metodę MES. Badanie za pomocą symulacji służyło określeniu naprężeń i przemieszczeń występujących w leju podczas jego użytkowania. Do określenia warunków symulacji użyto wyników badań wytrzymałościowych oraz wiedzy pozyskanej ze współpracy z zakładem ortopedycznym. Wyniki porównano pod kątem zmiennych obciążeń statycznych wynikających z masy ciała pacjenta oraz różnych schematów obciążeń zależnych od rodzaju leja. Jako wynik badań zaproponowano ogólny schemat doboru liczby warstw włókna szklanego do produkcji leja protezowego w zależności od masy ciała pacjenta.

SPIS TREŚCI

Rozdział 1. Wstęp 7

1.1. Wprowadzenie 7

1.2. Cel i zakres 8

Rozdział 2. Protezy kończyny dolnej 11

2.1. Przyczyny stosowania protez 11

2.2. Podział protez w zależności od poziomu amputacji 14

2.3. Rodzaje protez kończyny dolnej 15

Rozdział 3. Lej protezowy 21

3.1. Budowa leja protezowego 21

3.2. Materiały stosowane w produkcji lejów protezowych 24

3.3. Rodzaje anizotropii na przykładzie kompozytów włóknistych 27

3.4. Technologie stosowane w produkcji lejów protezowych 28

Rozdział 4. Badania wytrzymałościowe 31

4.1. Ogólna klasyfikacja badań wytrzymałości kompozytów 31

4.2. Badania wytrzymałości na rozciąganie 33

4.3. Badania wytrzymałości na zginanie 34

4.4. Problemy dotyczące badań kompozytów polimerowych  36

Rozdział 5. Elementy mechaniki ciała stałego 39

5.1. Związki konstytutywne 39

5.2. Równanie Naviera 43

Rozdział 6. Materiały i badania 45

6.1. Przygotowanie próbek 45

6.2. Badanie próbek 52

Rozdział 7. Modelowanie i obliczenia 59

7.1. Metoda elementów skończonych 59

7.2. Preprocessing 63

7.3. Obliczenia 70

7.4. Postprocessing 70

Rozdział 8. Wyniki symulacji 71

8.1. Wpływ współczynnika Poissona na właściwości leja protezowego 71

8.2. Właściwości mechaniczne leja protezowego czworobocznego 71

8.3. Właściwości mechaniczne leja protezowego owalnego 81

Rozdział 9. Podsumowanie 91

Literatura 95