| Anotācija |
Darba mērķis bija modelēt un izpētīt iWalk Inc ražotās iWalk 3.0 īslaicīgas kājas balsta protēzes mehānisko uzvedību veicot detalizētu stiprības analīzi, kā arī balstoties uz iegūtajiem rezultātiem veikt konstrukcijas optimizāciju un salīdzināt konstrukcijas risinājumus. Mērķa sasniegšanai, vispirms, tika veikts literatūras apskats, kurā tika aprakstīta kājas protēzes vēsture, attīstība, nozīme, kā arī biežāk sastopamie cēloņi protēžu lietošanas nepieciešamībai. Apskatīta tika arī literatūra, par cilvēka ķermeņa, kā biomehāniska organisma kustības gaitas īpatnībām. Literatūras apskatā tika izklāstīs arī sprieguma teorētiskais pamatojums un vairākas stiprības teorijas, galīgo elementu metode, kā arī optimizācijas metodes. Pēcāk tika veikta von Mises spriegumu analīze visai konstrukcijai, balstoties uz iegūtajiem rezultātiem, tika noteiktas bīstamākais elements. Pēc atkārtotas spriegumu analīzes un deformācijas aprēķinu veikšanas bīstamajam elementam, tika konstatēta spriegumu koncentrācijas zona. Spriegumu vērtības tika aprēķinātas un salīdzinātas starp trim izraudzītajiem materiāliem: termoplastmasa (ABS - Acrylonitrile Butadiene Styrene), poliamīds 6 (PA6 – Polyamide 6) un stiklašķiedras – poliamīda kompozītmateriāls (Nylon GF30 – 30% Glass-Filled Polyamide 6). Iegūtie rezultāti liecina ka no maksimālā sprieguma vērtība no ABS izgatavotajam elementam ir 9.056‧107 N/m2, minimālā – 6.765‧103 N/m2, maksimālais pārvietojums 10.70 mm. Nylon GF30 materiāla aprēķinā iegūtā maksimālā sprieguma vērtība ir 9.070‧107 N/m2, minimālā – 4.164‧103 N/m2, maksimālais pārvietojums 2.45 mm. Iegūtie maksimālā sprieguma rezultāti PA6 materiālam 8.860‧107 N/m2, minimālā – 5.598‧103 N/m2, maksimālais pārvietojums 8.04 mm. Balstoties uz iegūtajiem rezultātiem, tika veikta elementa konstruktīvā optimizācija, lai samazinātu maksimālo spriegumu vērtību un saglabātu konstrukcijas veiktspēju. Iegūtie rezultāti optimizētajam elementam liecina ka maksimālā sprieguma vērtība no PC izgatavotajam elementam ir 4.662‧107 N/m2, minimālā – 1.943‧103 N/m2, maksimālais pārvietojums 10.20 mm.
Iegūtie rezultāti uzrāda, ka veiktā optimizācija ir devusi spriegumu samazinājumu nezaudējot izturību, kā arī ir saglabājusies laba deformācija, kas nodrošina komfortu lietošanas laikā. |
