Supplementum 3+4/2007 - SpoleÄnost pro pojivové tkánÄ›
Supplementum 3+4/2007 - SpoleÄnost pro pojivové tkánÄ›
Supplementum 3+4/2007 - SpoleÄnost pro pojivové tkánÄ›
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
PROSPECTIVE ARTICLE<br />
OTISK NOHY: TVAROVÁ<br />
REKONSTRUKCE A NELINEÁRNÍ<br />
MODEL DISTRIBUCE TLAKU<br />
FOOTPRINT: SHAPE<br />
RECONSTRUCTION AND<br />
NONLINEAR MODEL OF PRESSURE<br />
DISTRIBUTION<br />
Jelen K. 1 , Koudelka T. 2 , Tětková Z. 1 , Halounová L. 2 ,<br />
Pavelka K. 2<br />
1<br />
Charles University in Prague, Department<br />
of Anatomy and Biomechanics, Czech Republic<br />
2<br />
Czech Technical University in Prague, Czech<br />
Republic<br />
E-mail: jelen@ftvs.cuni.cz<br />
Klíčová slova: Otisk nohy, distribuce<br />
tlaku, nelineární visko-plastický model<br />
Key words: Footprint, pressure distribution,<br />
non-linear visco-plastic model<br />
Úvod<br />
Koncový článek těla – noha, je segmentem<br />
s komplexní opěrnou, lokomoční<br />
i <strong>pro</strong>priocepční funkcí. Má nezastupitelnou<br />
funkci při detekci informací o interakci<br />
s okolím a jejich přenosem do vyšších<br />
řídících a informačních systémů těla člověka.<br />
Změna tvaru a distribuce tlaku při<br />
interakci nohy s okolím jsou důsledkem<br />
dynamiky lokomočních pohybů – např.<br />
při chůzi, běhu, skoku a dále při obutí<br />
obuvi, úrazu apod. (2, 3, 4, 6, 7). Rovněž<br />
jsou uvedené změny důsledkem růstu,<br />
genetických faktorů, dlouhodobého zatěžování<br />
apod. Výpočtová řešení důsledků<br />
uvedených změn a jejich interpretace lze<br />
uplatnit v oblasti ortopedie, preventivní<br />
a <strong>pro</strong>tektivní biomechanice, forenzní<br />
oblasti, rehabilitaci, fyzioterapii, obuvnictví<br />
apod.<br />
Metody<br />
Klasifikace tvarových charakteristik<br />
nohy ve 3D je založena na numerickém<br />
popisu povrchu otisku nohy – DMR – digitální<br />
model reliéfu. DMR je zkonstruován<br />
pomocí fotostereogrammetrického obrazu<br />
otisku. Podrobné body jsou využity <strong>pro</strong><br />
definování konečně-prvkového modelu.<br />
Kromě tvarových charakteristik, jsou výpočtově<br />
řešeny distribuce tlaku na povrchu<br />
chodidla a povrchu otiskové hmoty. Úloha<br />
byla spočtena dvakrát. V prvním výpočtu<br />
byl požit pouze lineárně pružný materiálový<br />
model uvažující plasticitu nezávislou<br />
na čase. Zatížení bylo aplikováno pomocí<br />
metody přímého řízení předepsanými<br />
posuny. Z předchozích výpočtů vyplynul<br />
jednoznačný závěr, že je třeba použít nelineární<br />
visko-plastický materiálový model.<br />
Podmínka plasticity je totožná s předchozím<br />
modelem, nový přístup akceptuje viskózní<br />
chování otiskového materiálu. Tento<br />
přístup mnohem lépe vystihuje chování<br />
hmoty než <strong>pro</strong>stý lineárně pružný model.<br />
Byl zvolen model J 2 plasticity, který vychází<br />
z předpokladu, že k plastickému tečení<br />
materiálu dochází pouze změnou tvaru<br />
materiálu (smykem) a změna objemu nemá<br />
na plastické chování vliv. Výpočet laboratorní<br />
zkoušky byl <strong>pro</strong>veden metodou<br />
konečných prvků v <strong>pro</strong>gramu SIFEL, který<br />
uvedený model obsahuje. Postupnou změnou<br />
jednotlivých materiálových parametrů<br />
a porovnáváním křivek závislosti deformace<br />
pod zatěžovacím válečkem na čase byly<br />
po sérii výpočtů získány požadované materiálové<br />
parametry otiskového materiálu. Na<br />
obr 1 jsou zobrazena data ze dvou měření<br />
370 The 9 th Prague-Sydney-Lublin Symposium
Change language