лікарня. Україна 2 Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». Україна 3 ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М. І. Ситенка НАМН України», Харків

No abstract

The paper proposes a variant of discrete and continual strengthening of contacting elements of machine-building structures. One of the parts is strengthened discretely, and its counterpart is strengthened continually. The resulting pair combines positive qualities of two different types of strengthening methods. Investigations on stressed-deformed state of the treated fragments provides a basis for conclusion about high efficiency of the proposed combined strengthening method. While applying the method mechanisms of negative feedback between the stages “loading – contact interaction – friction – wear” are involved unlike with conventional versions of strengthening technologies. In this way, positive integral effect results from an application of the developed strengthening technology. This effect is significantly higher than the sum of effects obtained owing to application of every strengthening technology. In this case a favorable distribution of contact pressures between contacting bodies has been ensured. This, in its turn, leads to a decrease in wear that prevents a sharp increase in loads acting between bodies. Thus stabilization of the investigated processes occur. The papers considers stress-strain state of a representative fragment of the investigated system in order to demonstrate positive effects arising from the contact of strengthened bodies. Results of the calculations indicate validity of forecast assumptions. Indeed, the strengthened zones can bear high loads. However, due to high tribo-mechanical properties of the material in the hardened zones, friction and wear in them are much lower than for a base material. Due to this, all positive components of the total effect are formed. This effect is supported by the fact that a counterpart is processed continually. In particular, metals from aluminum-type materials are coated with a thin layer of oxides by forming them in a strong electric field of a special medium. Formed solid phases of oxides serve as a structural basis for formation of surface layers. In combination with discretely strengthened surfaces of counterparts the formed pair acquires high strength, antifriction and anti-wear properties.

Актуальність. Елементи біомеханічної системи, утвореної із сегмента поперекового відділу хребта й ендопротеза, піддаються в післяопераційний період комплексу силових впливів від розташованих вище мас. Мета — визначення компонент напружено-деформованого стану елементів біомеханічної системи, яка описує поперековий хребетно-руховий сегмент людини після проведення установки різних міжтілових ендопротезів. Матеріали та методи. Для проведення досліджень поперекового відділу хребта були створені тривимірні скінченно-елементні моделі, які описують поперековий сегмент L3–L5 і внутрішній ендопротез (виконаний із титану). Модель, яка описує поперековий відділ хребта, включала хребці сегмента L3–L5 (при цьому хребці мали поділ на складові кортикальну і губчасту кістки), а також були промодельовані міжхребцеві диски і хрящі. У модель були додані два додаткові елементи зверху і знизу таким чином, щоб максимально зменшити вплив закріплення моделі і для коректної передачі на неї навантаження. Результати. За результатами отриманих численних значень і полів розподілу компонент напружено-деформованого стану в елементах біологічних і біомеханічних систем поперекового сегмента L3–L5 можна стверджувати про ефективність використання запропонованого підходу проведення ендопротезування, оскільки поведінка біомеханічної моделі близька до вихідної біологічної системи; ця поведінка супроводжується деяким перерозподілом напружень всередині біомеханічної системи, за виключенням суміжних хребців, які контактують з ендопротезом, проте отримані значення напружень не перевищують граничних меж міцності, відповідних для кортикальної кістки — 160 МПа, для губчастої — 18–22 МПа і для титану — 1000 МПа. Висновки. Найкращою конструкцією для проведення оперативного лікування з розглянутих є схема, що відповідає 4-й розрахунковій моделі (ендопротез із додатковими торцевими елементами). Таким чином, проведені дослідження, в основу яких був покладений запропонований підхід, дали можливість отримати рішення, яке задовольняє всім вимогам за чинними критеріями й обмеженнями.

No abstract