Preview

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМАЦИИ СТЕЛЕК ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-38-47

Полный текст:

Аннотация

В работе представлены результаты исследований, направленных на повышение качества индивидуальной ортопедической стельки путем разработки и внедрения в процесс проектирования современных методов компьютерного моделирования, анализа материалов стельки и учета их механического поведения при эксплуатации.
В экспериментальной части проводилось сжатие образцов из комбинированных EVA-материалов. Полученные физико-механические свойства были смоделированы в CAE-системе. Посредством CAE-системы исследована деформация свода стельки при различной нагрузке и комбинировании EVA-материалов различной твердости.
Спроектирована в OrthoModel модель стельки, экспортированная в формат файла STL. Затем с помощью программы FreeCAD формат STL экспортировали в STEP, так как ANSYS более адаптирован для твердотельного формата. Создана конечно-элементная модель стельки, к которой прикладывались рабочие нагрузки. Получены напряжения и деформации стельки в процессе нагружения в зависимости от комбинации материала и геометрических параметров стопы.
В работе предложена методика проектирования индивидуальных ортопедических стелек, выбрана рациональная конструкция и материал стелек. Проведены расчеты деформации стелек при нагрузке, которые учтены в последующем при программировании обработки стелек на станках с ЧПУ Имея 3D-модель стельки, можно не только изготовить ее на станке с ЧПУ, но и напечатать на 3D-принтере. Важная часть работы - это обоснование себестоимости изготовления индивидуальных ортопедических стелек; расчеты показывают, что дорогостоящая технология вполне себя оправдывает.

Об авторах

Н. В. Носов
Самарский государственный технический университет
Россия

Носов Николай Васильевич - доктор технических наук, профессор.
443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Тел.: 8 917 101-91-78



А. П. Зябочкина
Самарский государственный технический университет
Россия

Зябочкина Александра Павловна - аспирант.
443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244.



Список литературы

1. Борисов В.В. Клинико-экспериментальное исследование материала для изготовления защитных зубных шин на основе этиленвинилацетата методом термоформирования : автореф. дис. ... канд. мед. наук. М., 2017. 24 с.

2. ГОСТ 269-66 (СТ СЭВ 983-89) Резина. Общие требования к проведению физикомеханических испытаний. М.: Издательство стандартов, 1993. 11 c.

3. Wu L. Nonlinear finite element analysis for musculoskeletal biomechanics of medial and lateral plantar longitudinal arch of Virtual Chinese Human after plantar ligamentous structure failures // Clinical Biomechanics. 2007. Vol. 22. № 2. P. 221-229.

4. Cheung J.T., Zhang M., Leung A.K., Fan Y.B. Threedimensional finite element analysis of the foot during standing-a material sensitivity study // Journal Biomechanics. 2005. Vol. 38. № 5. Р. 1045-1054.

5. George J.J., Bhowmick A.K. Influence of matrix polarity on the properties of ethylene vinyl acetate-Carbon Nanofiller Nanocomposites // Nanoscale Research Letters. 2009. Vol. 4. № 7. P. 655-664.

6. Chen W.-P., Tang F.-T., Ju C.-W. Stress distribution of the foot during mid-stance to push-off in barefoot gait: a 3-D finite element analysis // Clinical Biomechanics. 2001. Vol. 6. № 7. P. 614-620.

7. Abd Elbary A.M., Aljuraide N.I. Effect of electronbeam irradiation on the mechanical properties of poly (ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) - PPY polymer blends // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2016. Vol. 7. № 9. P. 1487-1504.

8. Zaini N.A.M., Ismail H., Rusli A. Tensile, thermal, flammability and morphological properties of sepiolite filled ethylene propylene diene monomer (EDPM) rubber composites // Iranian Polymer Journal. 2018. Vol. 27. № 5. P. 287-296.

9. Sasikala1 A., Kala1 A. Thermal stability and mechanical strength analysis of EVA and blend of EVA with natural rubber // Materials today: Proceedings. 2018. Vol. 5. № 2. P. 8862-8867.

10. Shimazaki Y., Nozu S., Inoue T. Shock-absorption properties of functionally graded EVA laminates for footwear design // Polymer Testing. 2016. Vol. 54. P. 98-103.

11. Taha Z., Norman M.S., Omar S.F.S., Suwarganda E. A finite element analysis of a human foot model to simulate neutral standing on ground // Procedia Engineering. 2016. Vol. 147. P. 240-245.

12. Cheung J.T.-M., Zhang M. Parametric design of pressure-relieving foot orthosis using statistics-based finite element method // Medical Engineering & Physics. 2008. Vol. 30. № 3. P 269-277.

13. Платунов К.М., Бахтиаров И.Х. Работа подошвы в обуви // Сборник трудов ЦНИИКЗ. Т. 2. Вып. 1. М.: Медгиз, 1935. С. 200-319.

14. Eco-cover: производство и продажа экологически чистых покрытий для спорта и дома. URL: eco-cover.ru/.

15. Anggoro P.W., Saputra E., Tauviqirrahman M., Jamari J., Bayuseno A.P. A 3-dimensional finite element analysis of the insole shoe orthotic for foot deformities // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. Vol. 12. № 15. P. 5254-5260.

16. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах. М.: КомпьютерПресс, 2002. 224 с.

17. Каталог продукции // Eco-cover: производство и продажа экологически чистых покрытий для спорта и дома. URL: eco-cover.ru/product-catalogue/eva-sheet/areas-of-application.html.

18. Roy KJ. Force, pressure, and motion measurements in the foot: current concepts // Clin Podiatr Med Surg. 1988. Vol. 5. № 3. P. 491-508.

19. Косилова А.Г., Мещеряков Р.П. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 2. М.: Машиностроение, 1986. 496 с.

20. Мельник Е.А. Экономика предприятия. М.: Юрайт, 2013. 303 с.


Для цитирования:


Носов Н.В., Зябочкина А.П. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДЕФОРМАЦИИ СТЕЛЕК ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018;(3):38-47. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-38-47

For citation:


Nosov N.V., Zyabochkina A.P. COMPUTATIONAL SIMULATION OF THE PROCESS OF INSOLES DEFORMATION DURING THE USE. Science Vector of Togliatti State University. 2018;(3):38-47. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-3-38-47

Просмотров: 11


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)