金属对金属人工髋关节的动态接触及磨损预测

摘要

发展了复杂动态载荷与瞬态运动条件下球形面共型接触的硬对硬人工髋关节的磨损预测模型,并对典型的球形和非球形金属对金属人工髋关节进行复杂三维生理运动条件下的磨损预测研究。建立了有限元模型用于接触力学问题求解,采用固定-跟踪法(Fixed-TrackedMethod)对具有三维欧拉运动人工髋关节双侧界面动态磨损进行几何再现,并对相应的接触与磨损预测问题进行数值交换处理。磨损预测表明,磨损导致金属对金属人工髋关节接触界面几何由球形面向非球形面过渡,接触区域不断增大,接触应力变化趋于平缓,最大接触应力逐渐减小。非球形金属对金属人工髋关节能有效的增大接触面积,减小接触应力,对比球形人工髋关节,能明显减小最大磨损深度。所发展的三维复杂动态具有双侧界面几何磨损变化的人工髋关节磨损预测模型,能够很好地进行相应的磨损预测数值模拟实验,为科学认识人工髋关节的磨损机理提供了新的方法。