bachelor, master’s student of the Department SM13 “Rocket and Space Composite Structures”
бакалавр, магистрант кафедры CМ-13 «Ракетно-космические композитные конструкции»
Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department SM13 “Rocket and Space Composite Structures”
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой CМ13 «Ракетно-космические композитные конструкции»
The development of a new design of a leg prosthesis for interaction with inclined surfaces is of interest to provide a new level of comfort for people with disabilities. Based on the analogues and modern works in the prosthetics sphere, tree concepts of the prosthesis design are proposed. Spatial models of surfaces and solid models have been created. To confirm the operability of structures and determine the stress-strain state that occurs when interacting with a surface having a slope of 15° relative to the horizontal plane, the finite element method is used on spatial models of four variants of geometry. A comparative analysis of various variants of the prosthesis design under the same conditions is carried out. The results obtained showed that this design solution is workable, suitable for production and for 14.4% more efficient than standard designs with one slot in the spring element and 44.5% more efficient than designs without slots in the spring elements.
Разработка новой конструкции протеза нижней конечности представляет интерес для обеспечения нового уровня комфорта для людей с ограниченными возможностями при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями. На основе существующих аналогов и современных работ в области протезирования предложены три концепта конструкции протеза стопы из композитного материала (углепластик), созданы пространственные модели поверхностей, твердотельные модели и фотореалистичные визуализации. Для подтверждения работоспособности и функциональности конструкций, а также для определения напряженно-деформированного состояния, возникающего при взаимодействии с поверхностью, имеющей наклон 15° относительно горизонтальной плоскости, используется метод конечных элементов на пространственных моделях четырех вариантов конструкций. Посредством компьютерных симуляций взаимодействия протезов с наклонной поверхностью проведен сравнительный анализ различных вариантов конструкции протеза нижней конечности в одинаковых условиях. Полученные результаты показали, что данное конструкторское решение работоспособно и как минимум на 14,4 % эффективнее стандартных конструкций, имеющих одну прорезь в пружинном элементе, и на 44,5 % эффективнее конструкций, не имеющих прорезей в пружинных элементах, при взаимодействии с пересеченной местностью и наклонными поверхностями.