Simulazione dinamica

 

Nota le rigidezze delle molle, a partire dalle forze trasmesse al terreno  abbiamo calcolato le forze trasmesse alle molle anteriori e posteriori al variare dell’angolo di inclinazione delle stesse.

Per determinare le forze trasmesse alle molle sono stati calcolati i seguenti angoli:

  • · L'angolo a tra il suolo e la lamina inferiore che è stato calcolato dalla cinematica del piede

  • · L'angolo b tra la verticale e la molla che è stato impostato e varia al variare delle configurazioni

  • · L'angolo c compresa tra la forza trasmessa al terreno e la sua componente verticale

Noti gli angoli è stata calcolata la forza trasmessa alla molla posteriore utilizzando la seguente formula:

Fm = F*cos(b+c-a)

Analoghe operazioni si ripetono per il calcolo delle forze trasmesse alle molle posteriore e anteriore nelle altre due  fasi del passo e al variare della configurazione delle molle,considerando di volta in volta gli angoli opportuni.

 Dalle forze che si trasmettono alle molle dopo è stato determinato il momento trasmesso alla caviglia, ottenendo i seguenti grafici:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Questi grafici sono stati confrontati con il grafico del momento alla caviglia ottenuto sperimentalmente su un piede protesico.Dal confronto si osservano delle analogie e delle differenze.

 

 

Dall’andamento del momento alla caviglia, tra tutte le possibili configurazioni delle molle l'ottimale è:

 

· Molla posteriore a 30° e anteriore a –30°

 

Gli angoli sono riferiti rispetto alla verticale e positivi per rotazioni orarie.

Questa scelta è in accordo con le richieste prefissate:

· Momento motrice nella prima fase IC e momento resistente nella fase TO non troppo elevati, con andamento del momento lineare tra le due fasi

· La massima forza trasmessa alle molle è Fm = 870 N la quale non determina la saturazione della molla

· La forza ortogonale alla molla, che aumenta all'aumentare dell'inclinazione della molla posteriore in senso orario e di quella anteriore in senso antiorario, risulta minore in questa configurazione.

 

 

Infine abbiamo analizzato la scelta della configurazione  finale  considerando i seguenti problemi:

· Problema della durata della prima fase del passo

· Problema di dimensionamento della protesi