Počítačové modelovanie tuhosť teleskopické externé fixačné zariadenie (APS)

vyznačujúci sa tým, EJ (x) - tuhosť okamihu lúča ohýbanie - priehybu nosníka, q (z) - bočné zaťaženie, x - súradnice pozdĺž lúčov osi lúča.

Podpora (segment) bol identifikovaný ako variabilný nosník prierezu. Načítať to divili sa závesnými bodmi lúčov a otvory vplyvu berie do úvahy mení tuhosť v ohybe. Spoliehanie sa na okrajoch bola stanovená pevne alebo otočne. Rovnováha rovnica je riešená vo forme a zápisu podporu (3) podobné vzorce (2):

Okrajové podmienky:

a) tuhé fixácia

na¹(0) = 0, y¹(L) = 0, y (0) = 0, y (L) = 0- (4)

b) zavesené

na²(0) = 0, y²(L) = 0, y (0) = 0, y (L) = 0. (5)

Pri voľbe spojovacie kontakt tyče neprihliada závit, a že vypočítaná veľkosť sa predpokladalo, jej vnútorný priemer.

Materiál z konštrukčných prvkov AVF považované za elastické. Preto je pre lúče dovolené plastickú deformáciu.

Za účelom získania parametrov napätia-deformácie stave referenčného zväzku riešiť diferenciálne rovnice tvaru (3) s okrajovými podmienkami - pevný (4) alebo na závese (5) je zaistená.

Ak chcete vyriešiť tento problém, sme použili numerickej metóda sietí a algoritmus monotónna päťbodový zákrutu. Výsledkom je závislosť "zaťaženie-premiestnenie» (P&asymp-U). Číslicovo riešenie rovnice (1) a (2) získané podľa P&asymp-U s predpätím lúčov a zhoda podpory konkrétneho prevedenia montážnych lúčov.

Na obrázku 1, krivky 1-10 graficky znázorňuje zmenu podporu koeficient poddajnosti na rôzne spôsoby upevnenia lúčov.

Obrázky 2 a 3 odráža vplyv dĺžky pracovnej časti lúčov a veľkosti predpätím na výchyliek.

Obrázok 4 ukazuje účinok na pracovnej časti ojnice dĺžka tuhosti AMF montáž.

Výsledky výskumu môžu byť zaradený v časti Externé fixačné zariadenie podľa ich príspevok k celkovej tuhosti systému. Za zmienku stojí, že najväčší príspevok na montáž vozidla robili charakteristiky tuhosti s prehlásením o zhode lúčov. Ovládanie tento faktor je možná dvoma spôsobmi: buď zmenou dĺžky pracovnej časti ihiel alebo predpínacieho hodnoty. Táto možnosť je dostupná v teleskopických vonkajších fixačných prostriedkov. Vzhľadom k presnejšiemu prispôsobenie tvaru nosných rámov končatiny segmente konfigurácia optimalizované pracovnú dĺžku lúčov a spitsenatyagivatel s nastaviteľným napätím lúčov môže riadiť tuhosť a celkový systém. Obmedzenie je pod napätím, medzu pružnosti materiálu lúčov. Medzi ďalšie faktory ovplyvňujúce tuhosť zostavy je dĺžka pracovnej časti ojnice a výstrednosti uzavretého pozdĺžneho zaťaženia. A ďalšie - vplyv prispôsobivého segmentu referencie vonkajšieho fixátoru: väčší než jeho priemer a bližšie k stredu upevňovacie ihly, tým menšia je zostava tuhosť (Karlov a ďalšie, 1996, 1998) ..

27 Analýza výsledkov experimentov bolo zistené, že axiálne posunutie v podstate vplyv na tuhosť zostavy teleskopických vonkajších upevňovacích zariadení. Dôležitým faktorom je celková dĺžka regály a montáže menším priemerom. Bolo zistené, že predpätie sa znižuje maximálny priehyb spits- by malo zvýšiť svoju pracovnou časťou, ale nie je vyššia ako pevnosť v ťahu materiálu pre vonkajšie teleskopické zariadenie fiksatsii- dosiahne 100 kgf a v prístroji Ilizarovův - od 80-90 kg (Bagnoli, 1986). Pre zvýšenie pevnosti dlhých tyčí, vzpier možno zahustiť prostredná časť, kedy zatiahnutej niť. Tak keď je tuhosť zaťaženie segmentu v referenčnej rovine prstenca, než v kolmom smere. Z tohto dôvodu, aby sa zvýšila tuhosť zostavy lúča musí byť upevnená bližšie k uzlom spojiť segmenty s tyčou, vzpier, a pre zníženie - sú vytvorené bližšie k segmentu hore ako uvedené napätie na vonkajšie fixačné zariadenie, ktoré významne ovplyvňujú tuhosť celého systému, a priaznivé podmienky pre lúče po celú dobu liečby.

Počas externé testy lavice fixačné zariadenie a boli zhromaždené v klasickej teleskopickej prevedení. Výsledky čiastočná štúdie ukázali, že tri hlavné prvky teleskopických vonkajších fixačných prostriedkov je najviac tvárny lúčov. Výťažok lúče závisí na veľkosti predpätie, ktoré môžu byť dávkuje pomocou spitsenatyagivatelya. Avšak svorky používané vo vonkajších fixačných prostriedkov neposkytujú vždy spoľahlivé zadržanie lúčov napnuté.

Tyče stojan z dôvodu malého momentu zotrvačnosti, dlhé dĺžky a vysokú tuhosť v axiálnom smere majú malý vplyv na systém "oporného krúžku - lúče" a dať malý príspevok k pohybu zaťaženej časti lúčov pozdĺž osi zariadenia.

Experimentálne hodnotenie tuhosti Ilizarovův prístrojov a teleskopické Externé fixačné zariadenia, v niektorých prevedeniach, je zostava osovou tlakovou silou na skúšobnej stolici výstavnom nelineárneho správania (s rastúcim priemerom nosných prstencoch nelinearita zvyšuje) skelety hovorí zariadení (viď obr. 5). Táto nelinearita je samozrejme spôsobené nelineárneho správania najmenej tuhých rámových prvkov - tenkých lúčov.

Úvod do štruktúra 4 metafýzy tyče miesto lúčov približuje charakteru tuhosť lineárne správanie kostry a, v tomto poradí, vedie k zvýšeniu fixácie tuhosť pri zaťažení 600 N, ktoré sú v porovnaní s lúčmi rámami rovnakého priemeru (obr. 5).

Navyše spitsesterzhnevye zariadenia poskytujú prakticky nula "zmrštenie" pri nakladaní s nízkou cyklu (Obr. 6). Fenomén "zmrštenie" je znázornená ako zníženie počiatočnej medzery medzi polovicami simulovaného kosti v prvých niekoľkých cyklov nakladanie a vykladanie.

Po 6-8 cykloch hodnota vôle stabilizuje. Príčinou tohto javu je nasledovné faktory. Prvá - významná koncentrácia napätia v materiáli lúčov v mieste upevnenia na oporný krúžok, kde vrtu zrúti blokovaciu čap. Po druhé - veľké napätie lúčov hodnota pre malé odchýlky uhlov.

To znamená, že v prvej cykly vrte podstupuje plastickú deformáciu v upevňovacích bodoch, ak uhol odchýlky nedosahuje lúče pri namáhaní pôsobiace na zariadení pri zaťažení 800 N je v porovnaní s medzou sklzu hmotných lúčov. Bary, vstupné miesto lúčov, plastickej deformácie necíti, takže systém, zariadenie - simulátor Bones,vrátí do pôvodného stavu po odstránení záťaže, bez by'smrštění ".

Spoke APS zažíva významné "zmrštenie", ktorý je porovnateľný s rôznymi priemermi rámy, aj keď má tendenciu sa zvyšovať so zvyšovaním priemeru kostry, a v priemere o 4,8 mm, po 4-6 cykly zaťažení na úroveň 800 N (obr. 6, krivky B, C, D, E, F).

Porovnanie tuhosti klasické valcových a teleskopicky prevedení AMF montáž zobrazujúci teleskopické túra výhodu v porovnaní s bežným (obr. 7-10).

Je to preto, že v teleskopickom prevedení zaťažení, ktoré pôsobia v smere osi zariadenia, referenčné roviny nie je vnímaný rovnako. Rovina krúžku s menším priemerom predpokladá, že väčšina záťaže je najmä v dôsledku zodpovedajúco menšie pracovné dĺžky lúčov. To môže mať nežiaduce dôsledky spojené s možnosťou zlomenín kostí alebo erupcie ihly rovine, ktorý je príjemcom najväčšiu časť zaťaženia. Pre odstránenie je nutné znížiť predpätie lúčov pevných do krúžkov s menším priemerom. To však môže viesť k zníženiu tuhosti vonkajšieho fixátoru (obr. 11).

U valcových jednotiek vonkajšej fixácie axiálneho zaťaženia tlakom je vzatý rovnomerne všetkými prvkami, vrátane lúčov. A zmena medzery medzi polovicami kocky sa rovná dvojnásobku vychyľovacích ramien uvažujú tuhosť prstenca.

Je oveľa ťažšie teleskopická vonkajšie fixačné. Ako je schematicky znázornené na obrázku 12, montážne rozmery "2 + lúče kruh" sú rôzne pre rovnaké predpätie lúče rôznych zostáv a tuhosť, a preto každá dvojica zostáv, kostnej fixácia polovice vníma iný zaťaženie proporcionálne tuhosť. Priemer opornými krúžky vyrobené 190-165-140-118 mm. To vedie k tomu, že lúče sú najzaťaženejšej zostava (číslo 2 a 4 na obrázku 12), môže dôjsť k zničeniu kostného tkaniva, čo je krajne nežiadúce.

Ďalšie vyhotovenia zostavy teleskopických Externé fixačné zariadenie ich použiť oporné krúžky s rovnakým priemerom v každej dvojici je polovica stroja, tj., 190-190-140-140 mm (viď obr. 13). Teda nastavením rovnaké predpätie všetky lúče môžu byť istí, že rozdelenie zaťaženie je rovnaká ako lúče.

Bench testy ukázali, že teleskopický verzia zostavy Externé fixačné zariadenie zvyšuje tuhosť systému o 17-20%, v porovnaní s klasickými valcových rúrok.

To znamená, že počiatočná tuhosť kostry Externé fixačné zariadenie možno zlepšiť použitím teleskopického princípe (Karlov et al, 1999) Vzhľadom na:

• zvyšovanie napätia lúčov pred 120-140 kg;
• montážne lúče pretínajúca oporný prstenec v uhle medzi nimi v rozmedzí 60-90 ° C, a čo je najdôležitejšie, symetricky s ohľadom na vrcholy mnohostena, že pracovná dĺžka lúčov má rovnaký;
• možné využitie nosných prstencov menšieho priemeru;
• Montážne tyče rack čo najbližšie k miestam upevnenia lúčov;
• maximálne dotiahnutie závitových spojov;
• čiastočné alebo úplné nahradenie lúčov na tyčiach.

Počas liečby sa systém tuhosť môže byť nastavená znížiť napätie spits- čiastočnú demontáž a montáž nosného rámu kruhov väčšie diametra- permutácie pripevnenie lúčov alebo tyčí oporných uhol medzi nimi na mieste vo väčšej vzdialenosti od stojky a barov v mieste asymetricky usporiadaných vzhľadom k vrcholov polyhedrální referenčnej ring.

okrem výhod teleskopické externé fixačné zariadenie Tieto nevýhody spojené s veľkým "zmrštenia" zariadenie pri prvom cykle nakladania, ktorý v podstate zmizne po čiastočnej nahradení lúčov na tyčiach. V niektorých prípadoch, štandardné svorky (lúčov upevňovacie zostavy) neposkytujú vždy spoľahlivé zadržanie lúčov od ťahanie na veľké predpätie lúčov a zaťaženie zariadenia. Ak sú použité tenké ihly, účinnosť tuhého skeletu sa môže znížiť (Karlov et al., 1998, 1999).


AV Karpov VP Shakhov
Externé fixačné systém a regulačné mechanizmy optimálne biomechanika