|
|
Návrh a vývoj experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikace otěru pomocí optické metody
Houfek, Martin ; Kratochvíl, Ctirad (oponent) ; Hortel, Milan (oponent) ; Hlaváčková, Milada (oponent) ; Florian, Zdeněk (vedoucí práce)
V dnešní době patří implantace kloubních náhrad sice k radikálnímu, ale velmi frekventovanému způsobu navrácení funkčnosti nemocnému kloubu. Na implantáty jsou kladeny vysoké nároky na jejich biokompatabilitu a také na dlouhodobou funkci, která přímo souvisí s otěrem kloubních náhrad v lidském organismu. Proto je analýza komplexního chování implantátu v lidském těle jedním ze základních problémů biomechaniky implantátů. Této problematice je věnována i tato disertační práce. Disertační práce se zabývá řešením návrhu a vývoje experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikací otěru pomocí optické metody. Navrhované zařízení umožňuje zatěžovat kloubní jamku TEP fyziologickým způsobem, ale v předložené práci se kloubní jamka zatěžovala tak, že silová výslednice procházela osou kloubní jamky. Fyziologické zatěžování kloubní jamky a vyhodnocování velikosti úbytku polyethylenu se v současné době intenzivně řeší. Výsledky této studie mohou v brzké budoucnosti slout jako informace pro posuzování chování otěru kloubních náhrad kyčelních kloubů in vivo. Práce je věnována řešení problémů nutných k zjišťování velikosti úbytku polyethylenu u kloubních náhrad TEP: - Návrh a vývoj experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu. - Identifikace otěru pomocí optické metody. Návrh a vývoj experimentálního zařízení byl proveden v systému Inventor Profesional 2010 na úrovní 3D modelování. Velká pozornost byla věnována konstrukci uchycení kloubní jamky TEP do zkušebního stroje a uchycení kloubní jamky do optického zařízení. Byly testovány varianty řízení experimentálního zařízení s kombinacemi pohonných jednotek. Byly provedeny návrhy a následně testy pro uchycení kloubní jamky do optického zařízení. Provedla se hloubková analýza možností identifikace otěru a přistoupilo se k inovačnímu řešení vyhodnocování úbytku polyethylenu u kloubní jamky TEP. Identifikace otěrů (úbytku polyethylenu) kloubních jamek TEP byly prováděny experimentálním měřením pomocí optické holografické interferometrie. Z komplexní analýzy výsledků experimentálního měření úbytku polyethylenu vyplývá, že je možné touto metodou identifikovat jednak velikost, ale také i oblast, kde dochází byť i k malým změnám povrchu, které jsou závislé na otěru. Dále se dá konstatovat, že při použití této metody měření jsme schopni postihnout vůle nebo posuvy, které mají vliv na velikost úbytku polyethylenu v kloubní jamce TEP. I přes množství známých a získaných poznatků, vyplývajících z výsledků řešení problémů návrhů a vývoje experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikace otěru pomocí optické metody, je tato práce vstupní studii do problematiky identifikace otěru kloubních náhrad. Komplexní vyřešení této problematiky je nad rámec jedné doktorské práce.
|
|
|
K řešení výsledných posuvných pohybů v uloženích středů planet převodové soustavy se čtyřmi jednonásobnými satelity a jejich zastaveným nosičem
Hortel, Milan ; Škuderová, Alena
Předložená výzkumná zpráva se zabývá ukázkami numerického řešení vlivu některých parametrů na vnitřní dynamiku pseudoplanetového převodového systému se čtyřmi jednonásobnými satelity s čelním přímým ozubením a zastaveným nosičem satelitů typu Wikov PP především se zaměřením na řešení výsledných posuvných pohybů v uloženích středů satelitů. Rozbor řešení dynamických jevů v kvaziustáleném stavu je proveden pro dva vybrané intervaly otáček centrálního kola 2 pro jednu periodu výsledných tuhostních funkcí v záběrech ozubených kol i uvažovaných předpokládaných chybových funkcí v záběrech ozubení. Pozornost je věnována trajektoriím výsledného posuvného pohybu středu uložení satelitu ve větvi a, horizontálnímu (tečnému) i vertikálnímu (radiálnímu) výslednému posuvnému pohybu středu uložení satelitu a dále relativnímu pohybu v záběrech ozubení všech kol.
|
|
| |
|
|
Dynamický model planetové převodovky se čtyřmi jednonásobnými satelity a zastaveným nosičem satelitů
Hortel, Milan ; Škuderová, Alena
V rámci řešení projektu TAČR TA04011656 a v návaznosti na předchozí výzkumné zprávy Z-1512/14, Z-1521/14, Z-1537/15 byl sestaven zpřesněný matematicko-fyzikální slabě a silně nelineární parametrický dynamický model pseudoplanetové převodové soustavy s kinematickými vazbami, tj. se čtyřmi jednonásobnými satelity s čelním přímým ozubením a zastaveným nosičem satelitů (model Wikov typ PP) o 28 stupních volnosti. Model respektuje jak elastické uložení všech ozubených kol, tak i pomocí Heavisideových funkcí možné odskoky zabírajících zubových profilů v oblastech bočních zubových vůlí, kdy dochází k rázovým jevům při opětovném styku zubových boků jak při normálním, tak i při eventuálním inverzním záběru, v závislosti na velikosti dynamické síly v ozubení. Na základě explicitního vyjádření Lagrangeových pohybových rovnic tohoto modelu je připraven simulační model převodové soustavy v prostředí MATLAB/Simulink.
|
|
|
Návrh a vývoj experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikace otěru pomocí optické metody
Houfek, Martin ; Kratochvíl, Ctirad (oponent) ; Hortel, Milan (oponent) ; Hlaváčková, Milada (oponent) ; Florian, Zdeněk (vedoucí práce)
V dnešní době patří implantace kloubních náhrad sice k radikálnímu, ale velmi frekventovanému způsobu navrácení funkčnosti nemocnému kloubu. Na implantáty jsou kladeny vysoké nároky na jejich biokompatabilitu a také na dlouhodobou funkci, která přímo souvisí s otěrem kloubních náhrad v lidském organismu. Proto je analýza komplexního chování implantátu v lidském těle jedním ze základních problémů biomechaniky implantátů. Této problematice je věnována i tato disertační práce. Disertační práce se zabývá řešením návrhu a vývoje experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikací otěru pomocí optické metody. Navrhované zařízení umožňuje zatěžovat kloubní jamku TEP fyziologickým způsobem, ale v předložené práci se kloubní jamka zatěžovala tak, že silová výslednice procházela osou kloubní jamky. Fyziologické zatěžování kloubní jamky a vyhodnocování velikosti úbytku polyethylenu se v současné době intenzivně řeší. Výsledky této studie mohou v brzké budoucnosti slout jako informace pro posuzování chování otěru kloubních náhrad kyčelních kloubů in vivo. Práce je věnována řešení problémů nutných k zjišťování velikosti úbytku polyethylenu u kloubních náhrad TEP: - Návrh a vývoj experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu. - Identifikace otěru pomocí optické metody. Návrh a vývoj experimentálního zařízení byl proveden v systému Inventor Profesional 2010 na úrovní 3D modelování. Velká pozornost byla věnována konstrukci uchycení kloubní jamky TEP do zkušebního stroje a uchycení kloubní jamky do optického zařízení. Byly testovány varianty řízení experimentálního zařízení s kombinacemi pohonných jednotek. Byly provedeny návrhy a následně testy pro uchycení kloubní jamky do optického zařízení. Provedla se hloubková analýza možností identifikace otěru a přistoupilo se k inovačnímu řešení vyhodnocování úbytku polyethylenu u kloubní jamky TEP. Identifikace otěrů (úbytku polyethylenu) kloubních jamek TEP byly prováděny experimentálním měřením pomocí optické holografické interferometrie. Z komplexní analýzy výsledků experimentálního měření úbytku polyethylenu vyplývá, že je možné touto metodou identifikovat jednak velikost, ale také i oblast, kde dochází byť i k malým změnám povrchu, které jsou závislé na otěru. Dále se dá konstatovat, že při použití této metody měření jsme schopni postihnout vůle nebo posuvy, které mají vliv na velikost úbytku polyethylenu v kloubní jamce TEP. I přes množství známých a získaných poznatků, vyplývajících z výsledků řešení problémů návrhů a vývoje experimentálního zařízení pro testování kloubní jamky TEP kyčelního kloubu a identifikace otěru pomocí optické metody, je tato práce vstupní studii do problematiky identifikace otěru kloubních náhrad. Komplexní vyřešení této problematiky je nad rámec jedné doktorské práce.
|
|
|
Zpřesněný model dynamiky planetové převodovky
Hortel, Milan ; Škuderová, Alena
Studie navazuje na výzkumnou zprávu Z 1521/14, která popisuje první verzi simulačního modelu soustavy 42 slabě a silně nelineárních parametrických diferenciálních rovnic, řešícího pohyby v jednotlivých záběrech ozubených kol, jejich uloženích včetně pohybu nosiče satelitů v prostředí Matlab/Simulink. Studie doplňuje a upřesňuje simulační model této převodové soustavy o fyzikální popis a modelování časově proměnlivých veličin a geometrických parametrů vystupujících v pohybových rovnicích matematicko-fyzikálního modelu převodové planetové diferenciální soustavy se třemi dvojnásobnými satelity s čelním přímým ozubením.
|
|
|
Planetová diferenciální soustava - simulační model
Hortel, Milan ; Škuderová, Alena
Soustava pohybových rovnic matematicko-fyzikálního modelu převodové planetové diferenciální soustavy s třemi dvojnásobnými satelity s čelním přímým ozubením, sestavená na základě hmotnostní diskretizace a Lagrangeovy teorie, která vyjadřuje v kompaktním tvaru pohyby s ohledem na možné rázové jevy v záběrech ozubení, byla převedena do explicitního tvaru pro druhé derivace zobecněných souřadnic. Pro takto upravenou soustavu 42 slabě a silně nelineárních parametrických diferenciálních rovnic, popisujících pohyby v jednotlivých záběrech kol, jejich uloženích i pohyby nosiče satelitů, je sestavena první verze simulačního modelu v prostředí Matlab/Simulink, který umožňuje pro zadané parametry analýzu dynamických vlastností modelované převodové soustavy.
|
|
|
Dynamika nelineárních parametrických planetových soustav s kinematickými vazbami
Hortel, Milan ; Škuderová, Alena
Zpráva zevrubně pojednává o teorii dynamiky rovinných matematicko-fyzikálních modelů planetových diferenciálních a zvláštních případů pseudoplanetových převodových soustav. Vzhledem k existenci bočních zubových vůlí, je systém chápán jako diskrétní nekonzervativní silně nelineární parametrická a vícefrekvenčně buzená soustava s mnoha stupni volnosti. Pohybové rovnice byly odvozeny a sestaveny na základě Lagrangeovy teorie v kompaktním tvaru a vyjadřují tři oblasti záběru ozubených kol, tj. oblast normálního záběru ozubení, oblast boční zubové vůle a oblast inverzního záběru ozubení. Po odskoku zabírajících zubových profilů v oblasti boční zubové vůle dochází k rázovým jevům při opětovném styku zubových boků jak při normálním, tak i při eventuálním inverzním záběru, v závislosti na velikosti dynamické síly v ozubení.
|
|
| |
|
| |
host ::
RSS.