人工關(guān)節(jié)彈流潤滑問題多重網(wǎng)格解法及結(jié)果分析.pdf

1、本文主要研究人工關(guān)節(jié)的彈流潤滑理論。全文包括四個部分，即橢圓接觸純自旋問題的彈流潤滑分析、人工關(guān)節(jié)穩(wěn)態(tài)彈流潤滑問題多重網(wǎng)格解法、人工關(guān)節(jié)非穩(wěn)態(tài)彈流潤滑問題多重網(wǎng)格解法以及人正常行走時一個典型步態(tài)內(nèi)的彈流潤滑狀況分析。 第一部分研究了橢圓接觸純自旋運動下的等溫穩(wěn)態(tài)彈流潤滑問題，分析了各參數(shù)對這種工況下的彈流潤滑的影響；通過本研究學(xué)習(xí)和掌握了多重網(wǎng)格算法。結(jié)果指出：速度越快、載荷越輕、橢圓比越大就越有利于油膜的產(chǎn)生；計算域的增大使中

2、心油膜增厚，最大壓力減低。 第二部分闡述了把多重網(wǎng)格算法應(yīng)用到球坐標(biāo)下人工關(guān)節(jié)彈流潤滑研究的一些關(guān)鍵步驟，如缺陷方程的推導(dǎo)，壓力的松弛迭代，偏心率的調(diào)整等，給出了用多重網(wǎng)格算法研究穩(wěn)態(tài)彈流潤滑問題的完整流程圖。對大范圍的工況參數(shù)進行了試算，得到正確、滿意的結(jié)果。分析了各參數(shù)對UHMWPE型人工關(guān)節(jié)彈流潤滑狀況的影響。結(jié)果表明：減小徑向間隙和UHMWPE的彈性模量，增大關(guān)節(jié)頭半徑和UHMWPE層厚度都可以增加油膜厚度。 第

3、三部分在第二部分的基礎(chǔ)上構(gòu)建了解球坐標(biāo)下非穩(wěn)態(tài)彈流潤滑問題的快速穩(wěn)定的多重網(wǎng)格算法，研究了正弦規(guī)律變化的載荷對人工關(guān)節(jié)彈流潤滑的影響。為了更好地從物理上理解動態(tài)效應(yīng)的成膜機理，研究了載荷變化的頻率對人工關(guān)節(jié)彈流潤滑的影響。結(jié)果顯示：載荷變化過程中，最小油膜和中心油膜變化的幅度都很小；載荷振動的頻率越高，擠壓效應(yīng)就越明顯。 第四部分首先給出了一個典型步態(tài)內(nèi)的彈流潤滑模型，把人正常行走時的一個步態(tài)分為三個具體的時變周期，即載荷驟增、