人工髖關(guān)節(jié)材料摩擦磨損性能的實驗評價.pdf

1、隨著人類社會步入高齡化階段，骨與關(guān)節(jié)損傷成為人們生活中常見的疾病之一。目前廣泛采用人工關(guān)節(jié)置換術(shù)來解決這一問題，但置換關(guān)節(jié)的使用壽命有限，而且人工關(guān)節(jié)材料在運動過程中會產(chǎn)生較大的摩擦磨損，置換關(guān)節(jié)因摩擦磨損產(chǎn)生的磨屑會引起置換關(guān)節(jié)的晚期松動，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)實意義，而研制出能夠模擬人體關(guān)節(jié)真實運動的摩擦試驗機成為研究的關(guān)鍵。
　　本文應(yīng)用原有的摩擦方向漸變型的銷/盤

2、式摩擦試驗機進行了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。獲得了UHMWPE銷和PVA-H銷在不同潤滑條件，不同試驗時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。對同種試驗條件下UHMWPE銷與PVA-H銷的摩擦系數(shù)的差異進行了對比分析。
　　為了更加逼真地模擬人體髖關(guān)節(jié)的真實運動，本文自行研制了人工髖關(guān)節(jié)摩擦磨損試驗機。運用ADAMS對試驗機多向復(fù)合滑動時對偶摩擦試件間

3、的相對運動進行了運動仿真分析；運用有限元軟件ANSYS對試驗機進行了振動模態(tài)分析。在人工髖關(guān)節(jié)試驗機上進行了鋼球與不同材料及結(jié)構(gòu)的髖臼配副的摩擦試驗，并對不同的髖臼球窩在同種試驗條件下的摩擦試驗結(jié)果進行了分析比較。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。
　　摩擦方向漸變型的銷/盤式摩擦試驗機中的摩擦副為平面接觸，相對運動是平面上的變向平動，這與人工關(guān)節(jié)的實際工況相差較大，應(yīng)用此試驗機