Kíváncsi vagyok, hogyan lehetne megközelíteni a szénszálas alapú csontpótlások problémáját. A combcsontra tekintettel milyen hátrányai lennének a szénszálnak a torziós, összenyomódási, kopási stb. Típusoknál, amelyeket egy biológiai combcsont tapasztal?
Nagyszerű lenne, ha véletlenül fontolgatna valamilyen módszert az árnyoldalak ellensúlyozására, ha vannak ilyenek. A kérdés feltételezi, hogy a gyártás nem kérdés, de a tervezés igen.
Tehát hadd “s nézze meg a tényeket. A testben lévő csontok olyan anyagból készülnek, amelynek szakítószilárdsága 150MPa, a törésállósága 2% és a törési szilárdsága 4MPa (m) ½. Olyan szerkezeti anyag esetében, amely nem jó. Ötvözött acélokat készíthetünk, amelyek mindhárom tulajdonságban tízszer jobbak. Természetesen van még néhány tényező, amelyet figyelembe kell vennünk az érvényes összehasonlítás érdekében. A csont kevésbé sűrű, mint a fémek, és ez azért fontos, mert a csontjaink súlya erősen befolyásolja a mozgáshoz szükséges energiát. A kvantitatív elemzéshez figyelembe kell vennünk a szerkezet geometriáját és terhelését. A fő csontok többnyire cső alakúak, összenyomódnak és hajlanak. Tehát egy ésszerű összehasonlítás az, ha különböző anyagból készült csöveket képzelünk el, amelyek mindegyike azonos hosszúságú és átmérőjű, és vastagságukat úgy állítják be, hogy mindegyikük azonos súlyú legyen. Néhány tipikus méretet és anyagi tulajdonságot figyelembe véve azt tapasztaljuk, hogy például a titánötvözetből készült csontban a feszültségek körülbelül 1,3-szor nagyobbak lennének, mint az azonos súlyú, csontból készült csontokban. De a titánötvözet ötször erősebb, így nyilvánvalóan sokkal nagyobb a biztonsági tényezője.
Megjegyzések
- Szia Garet, visszavonnám, mert nincs konkrét fizikai kérdés, vagy ironikus módon egyesek azt állíthatják, hogy túl sokan vannak ehhez a Q-hoz és A.-hoz. Sajnálom
- np, Tudna esetleg javasolni egy a kérdések körének csökkentése? Ezt úgy próbáltam megtenni, hogy a combcsont tapasztalatának alakjára és felhasználási körére szűkítettem a dolgokat. többnyire torziós és kompressziós – például a biom kémiai hatása nem várható.
Válasz
Egyszerű kérdés ilyen széles körű kérdések kezelésére.
Feltételezzük, hogy biokompatibilis / rugalmas gyantarendszereket használnának. Mivel a CFRP szilárdsága több, mint a csont összenyomódása / hajlítása esetén, sokkal jobb lenne a működése, ha külön vesszük figyelembe.
Az említett pihenést nehéz kielégíteni..1) a rost iránya fontos, ha a Nature funkciója annyi ezer éves evolúció után alakult ki, ha mesterségesen megkísérelték a “fordított mérnöki munkát”. 2) A lokális merevség variációról pontosan tudni kell, hogy megismétlődik a szál elhelyezésében. A szerkezet & orientáció a (üreges szendvics) csontanyag elrendezését mutatja. A csontszálak a $ \ pm 45 ^ 0 mentén futnak $ a combcsont közepén, valamint a fenti nyaki régióban. Az erő a trabecularis és condylus régióban mindkét végén normális állapotba kerül. Az interfész erő eredőjének normálisnak kell lennie az átvitt erővel szemben, hogy ne okozzon repedést / delaminálódást a gyengeség miatt. interlamináris feszültségek és élfeszültség-hatások a laminált konstrukcióban.
Hogyan járnának a profik thetic elem készüljön? .. ez a fontosabb kérdés. Az ördög a részletekben van, vagy legalábbis kompozitokkal nézzük meg a tervet. Nincs megengedett túltervezés / tervezés. Az anyagnak funkcionális követelmények nélkül nem szabad ott lennie, ahol nincs rá szükség. Az anyagokat a megfelelő mennyiségben és a megfelelő irányba kell elhelyezni.
Egyik lehetőségként egy szénszövetet, amelynek több rétege van a végtagoknál, fel kell gördíteni, be kell helyezni egy fémforma üregbe, és meg kell gyógyítani a forró gyantát. Tervezés / FEM elemzésre van szükség, miután figyelembe vették az orvosilag jól ismert FMECA-t. A terheléseket és azok kombinációját a gömb / foglalat / medenceízület nyakán ismerni kell. A térdvédőnél szükséges torziós szilárdsághoz szilikonban gazdag zsebekre lehet szükség a sokk elnyeléséhez a két ízület közelében.
A szén / grafit szálas kompozit hátrányai a merevség fokának megfelelőségétől függenek a többtengelyű stressz eloszlásban.
Lehet, hogy a kerámia 3D-s nyomtatása jobb feszültségvezetési utat biztosít, mint a fröccsöntés vagy a szén / grafit fröccsöntése a merevség rugalmasságának és a szemcsés irányításnak.
Megjegyzések
- köszönöm a részletes választ! hagyok néhány napig kérdéseket jó mérlegelésre, helyesen jelölve. referenciaként, l ' lenyűgözött, hogy Ön megkezdte a gyártási módszert – köszönöm.<
Megjegyzem, hogy ahol a multiaxiális stresszt említi, néhány cikk javasolja a magas szennyeződésű és kis szemcseméretű vénák bevezetését. Talán mártsa meg a ruhák egy részét valamilyen extra megoldásban.