人工髖關(guān)節(jié)材料摩擦磨損性能的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià).pdf

1、隨著人類社會(huì)步入高齡化階段，骨與關(guān)節(jié)損傷成為人們生活中常見(jiàn)的疾病之一。目前廣泛采用人工關(guān)節(jié)置換術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，但置換關(guān)節(jié)的使用壽命有限，而且人工關(guān)節(jié)材料在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦磨損，置換關(guān)節(jié)因摩擦磨損產(chǎn)生的磨屑會(huì)引起置換關(guān)節(jié)的晚期松動(dòng)，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)置換失敗。因此，研究具有優(yōu)異摩擦磨損性能的人工關(guān)節(jié)置換材料具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而研制出能夠模擬人體關(guān)節(jié)真實(shí)運(yùn)動(dòng)的摩擦試驗(yàn)機(jī)成為研究的關(guān)鍵。
　　本文應(yīng)用原有的摩擦方向漸變型的銷/盤

2、式摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了UHMWPE銷/不銹鋼盤配副和PVA-H銷/不銹鋼盤配副的摩擦磨損試驗(yàn)。獲得了UHMWPE銷和PVA-H銷在不同潤(rùn)滑條件，不同試驗(yàn)時(shí)間下的摩擦和磨損的變化規(guī)律。推導(dǎo)了UHMWPE銷變向摩擦下的磨損率公式。對(duì)同種試驗(yàn)條件下UHMWPE銷與PVA-H銷的摩擦系數(shù)的差異進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　為了更加逼真地模擬人體髖關(guān)節(jié)的真實(shí)運(yùn)動(dòng)，本文自行研制了人工髖關(guān)節(jié)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)。運(yùn)用ADAMS對(duì)試驗(yàn)機(jī)多向復(fù)合滑動(dòng)時(shí)對(duì)偶摩擦試件間

3、的相對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真分析；運(yùn)用有限元軟件ANSYS對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了振動(dòng)模態(tài)分析。在人工髖關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了鋼球與不同材料及結(jié)構(gòu)的髖臼配副的摩擦試驗(yàn)，并對(duì)不同的髖臼球窩在同種試驗(yàn)條件下的摩擦試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析比較。其中，金屬橡膠髖臼和浸漬PVA-H層的金屬橡膠髖臼是為了模擬人工關(guān)節(jié)軟骨的性能而設(shè)計(jì)。
　　摩擦方向漸變型的銷/盤式摩擦試驗(yàn)機(jī)中的摩擦副為平面接觸，相對(duì)運(yùn)動(dòng)是平面上的變向平動(dòng)，這與人工關(guān)節(jié)的實(shí)際工況相差較大，應(yīng)用此試驗(yàn)機(jī)