清华大学学报(自然科学版)

作者：冯涛, 张小刚, 张国贤, 谢庆云, 张亚丽, 靳忠民

单位：1. 西南交通大学 机械工程学院, 摩擦学研究所, 成都 610031;<br>2. 中国人民解放军西部战区总医院, 成都 610083

关键词：接触力学,人工髋关节,边缘负载,超高分子量聚乙烯,高边衬垫

基金：国家自然科学基金资助项目(52035012);中央高校基本科研业务费资助项目(2682023ZTPY052);四川省自然科学基金资助项目(2022NSFSC1940)

全髋关节置换术后衬垫边缘出现边缘负载不仅会增加脱位风险,而且会加剧假体的摩擦磨损。发生边缘负载与假体的安装位置、几何设计及患者运动状态等高度相关。该文基于金属-聚乙烯接触副建立了髋关节高边衬垫在步态载荷下的接触力学和边缘负载的有限元分析模型。该模型考虑了日常生活中正常行走、上楼梯、下楼梯和深蹲4种步态及20种相对极端的臼杯安装位置,以研究高边衬垫的接触应力、边缘负载和等效塑性应变情况。结果表明：衬垫的等效塑性应变、发生塑性变形的体积、边缘负载和边缘负载的持续时间都随臼杯外展角和前倾角增加而增加;相比于另外3种步态,深蹲步态更容易使衬垫产生塑性形变,对衬垫造成的破坏最大;在臼杯外展角不低于50°的情况下,将高边衬垫的高边放置于人体后上方不但能避免出现边缘负载,还能显著降低衬垫的塑性应变。

来源：2024年第3期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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