基于流体动压润滑效应的人工髋关节材料表面织构优化研究.pdf

《基于流体动压润滑效应的人工髋关节材料表面织构优化研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年7月润滑与密封Ju1．2015第40卷第7期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．40No．7DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2015．07．014基于流体动压润滑效应的人工髋关节材料表面织构优化研究潘绍斌洪跃严新谊(上海大学机电工程及自动化学院上海200070)摘要：以销一盘试验为模型，基于有限差分法，以Reynolds方程为理论基础，建立含有表面织构的人工髋关节材料的摩擦表面在全膜润滑下的数值模型。分析表面织构各个参数对两摩擦表面间油膜压力分布的影响。结果表明，在该模型条

2、件下，销一盘摩擦表面间能够形成流体动压润滑．不同的表面织构参数对销盘摩擦表面间的油膜压力分布产生较大的影响。通过该模型可得到实现最佳摩擦表现的最优化的表面织构参数，从而为人工髋关节材料销一盘实验的设计提供参考。关键词：表面织构；人工髋关节；动压润滑中图分类号：TH117文献标志码：A文章编号：0254—0150(2015)7-070—5OptimizationResearchonSurfaceTexturingofArtificialHipJointMaterialsBasedonHydrodynamicLubricatio

3、nE圩ectPanShaobinHongYueYanXinyi(SchoolofMechatronicsEngineeringandAutomation，ShanghaiUniversity，Shanghai200070，China)Abstract：AnumericalmodeloffrictionsurfaceswithsurfacetexturinginfullfilmlubricationwasestablishedwiththeReynoldsequationasthetheoreticalbasisofthemo

4、delandbasedonapinondisctestandfinitedifferencemethod．Theeffectofsurfacetexturingparametersonpressuredistributionoftheoilfilmbetweenfhefrictionsurfaceswasanalyzed．Theresultsshowthathydrodynamiclubricationisproducedinthefrictionsurfaceofpinanddiscpairsundertheconditi

5、onoftheestablishedmodel，andthesurfacetexturingparametersinfluencetheoilfilmpressuredistributioninthepinanddiscsurface．Theoptimizedsurfacetexturingparametersthatthehigheraveragepressureofoilfilmcanberealizedwereob—tained，whichcanbeusedtodeterminetheoptimizedparamete

6、rrangeofsurfacetextureforpinondisctestofartificialhipjointmaterials．Keywords：surfacetexturing；a~ificialhip；hydrodynamiclubrication摩擦磨损性能是决定人工髋关节假体寿命的最重和亚微米的磨粒并伴随着组织的坏死_5]。因此，生物要的性能之一。人体的原生关节是性能非常优异的生摩擦学方面的因素仍然是陶瓷对陶瓷人工关节研究的物摩擦润滑系统．然而简单机械替代的人工关节往往一个关键因素。润滑不足。从而产生摩擦磨损

7、问题，产生磨损颗粒，表面织构技术可以改善存在相对滑动的机械组件而磨损颗粒进入人体会和组织发生生物反应导致组织表面间的摩擦性能_6]。在有液体润滑的摩擦表面坏死。并且会造成骨溶解以至于产生股骨柄的无菌性上．人工制作的微型织构能够显著地影响表面之间的松动，影响假体长期使用效果_】]。与传统的金属对高摩擦和磨损情况。这是因为摩擦表面上均匀制作的大分子量聚乙烯关节相比，新型材料的陶瓷对陶瓷人工量微型小坑，在液体润滑和混合润滑情况下，每一个髋关虽然能够显著地降低磨损_2]，但是由于硬质假小坑都能起到一个微型流体动力轴承的作用，从而提体

8、材料之间产生的振动摩擦力导致的可被听见的高了润滑液膜的承载能力；在润滑液不足的边界润“滋滋”的异响声成了公认的临床难题J。另外．在滑情况下，这些微型小坑可以起到润滑液储存库的作陶瓷对陶瓷关节病例中也发现了由于摩擦产生的纳米用，可为摩擦表面提供润滑液[9；同时，在各种润滑情况下，小坑都可以容