Details

Объект исследования - бионический протез руки с модульными пальцами. Цель работы - оценка напряжений и деформаций в деталях протезах руки и выбор композитного материала для них. Решены задачи: анализ материалов, применяемых в протезировании, выбор компонентов композита, расчет инженерных констант, моделирование испытания образца на растяжение, подготовка геометрии протеза для построения композитной структуры, статический расчет пальца протеза руки, расчет захвата цилиндра. В работе рассмотрены углеродный, базальтовый и гибридный углеродно-базальтовый композит с эпоксидной смолой. Инженерные константы были получены в Ansys Material Designer. Гибридные конфигурации заданы в Ansys ACP как набор отдельных углеродных и базальтовых слоев. Выполнены статические расчеты пальца при разных случаях нагружения в Static Structural, а также расчет в Transient Structural для моделирования захвата цилиндра диаметром 80 мм. Получены поля перемещений, напряжений и деформаций. Наиболее нагруженными являются тяги, движки и область шарнирного соединения большого пальца. Работа выполнена в Autodesk Fusion 360, Ansys Material Designer, Ansys ACP, Ansys Mechanical.

The object of the study is a bionic prosthetic hand with modular fingers. The aim of the work is to evaluate stresses and strains in the parts of the prosthetic hand and to select a composite material for them. To achieve these goals, the following tasks were addressed: analysis of materials used in prosthetics, selection of composite components, calculation of elastic constants, modeling of a tensile test specimen, preparation of the prosthetic hands geometry for building a composites structure. static calculation of the prosthetic hand finger, analysis of prosthetic hand stresses and strains during a cylindrical compression test. The work consider carbon-fiber reinforced polymers, basalt-fiber reinforced polymers and hybrid carbon/basalt fiber-reinforced polymer. Elastic constants were obtained in Ansys Material Designer. Hybrid configurations were defined in Ansys ACP as a set of separate carbon and basalt composite layers. Static calculations of the finger under different loading cases were performed in Static Structural and calculation in Transient Structural for modeling the compression of cylinder with a diameter is 80 mm. Deformation, stress and strain fields were obtained. The most loaded areas are the links, sliders and the area of the hinge of the thumb. The work was carried out in Autodesk Fusion 360, Ansys Material Designer, Ansys ACP, Ansys Mechanical.