屈曲結(jié)構(gòu)賦予假足自然感

華盛頓州西雅圖 -如果工程師制定了一系列誡命，你就不可能創(chuàng)造出一種無疑會(huì)成為前十名的結(jié)構(gòu)。Model + Instrument Development(MIND)的工程師Bill Bryant非常了解這條不成文的規(guī)則。然而，當(dāng)他研究人類步態(tài)并將他的發(fā)現(xiàn)用于設(shè)計(jì)一個(gè)新的假足時(shí)，屈曲是他想要的。“為了穩(wěn)定性，腳在平足時(shí)應(yīng)該是僵硬的，”他解釋道。“但是為了保持舒適，當(dāng)你滾到腳趾上并且不需要額外的負(fù)荷就可以使腳趾翻滾時(shí)，它會(huì)變得更柔軟。”

腳也必須便宜且重量輕，但足夠強(qiáng)大，可以處理重達(dá)225磅的中等活躍用戶。與該公司的高端西雅圖Lightfoot相比，新的西雅圖天然足部僅需花費(fèi)四分之一。為滿足這些相互矛盾的要求，布萊恩特創(chuàng)造了一種新型的注塑熱塑性龍骨結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用了他稱之為可控彈性屈曲的概念。

工程書籍將彎曲定義為由于載荷略微增加而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)突然的，大的，不受控制的變形。受控彈性屈曲也具有這些特性中的每一個(gè)，但是適度。Natural-Foot龍骨不是“突然的，大的，不受控制的”，而是以可預(yù)測的，適度的，有約束的方式彎曲。

為了達(dá)到這些品質(zhì)，布萊恩特用一系列五個(gè)彎曲的肋骨組成了龍骨。當(dāng)腳彎曲時(shí)，肋骨相互扣合，下肋條逐漸支撐上部肋骨。在經(jīng)驗(yàn)測試之后添加兩個(gè)垂直腹板 - 將最下面的肋互連以在彎曲極限處提供增加的剛度。“當(dāng)它達(dá)到最終的彎曲形狀時(shí)，秘訣是支撐(龍骨)，”他談到了設(shè)計(jì)。“我們允許它扣，然后我們不再讓它繼續(xù)下去。”

在幾次早期嘗試失敗后，經(jīng)典意義上的災(zāi)難性失敗 - 科比決定扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)過程。他沒有創(chuàng)造龍骨設(shè)計(jì)并彎曲它，而是開始使用已經(jīng)彎曲到所需的6英寸半徑的龍骨，然后計(jì)算肋骨長度，這將產(chǎn)生彎曲。

結(jié)構(gòu)研究和分析'COSMOS / M創(chuàng)建的有限元模型證實(shí)了最終設(shè)計(jì)。然而，構(gòu)建FEA模型擴(kuò)展了軟件的功能和幾位專家的知識(shí)。“每個(gè)人都認(rèn)為屈服于失敗模式，”布萊恩特說。分析證明非常非線性。它還包含在彎曲時(shí)肋條彼此接觸的點(diǎn)處的復(fù)雜接觸問題。通過與外部顧問Gary Ketner合作，他最終制作了一個(gè)融合的模型。結(jié)果與實(shí)際測量值的10%相關(guān)，

在布萊恩特辦公室對(duì)面的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，工程師花了數(shù)周時(shí)間測試了16種不同的可注射成型聚合物，以尋找能夠承受高疲勞負(fù)荷的聚合物。尼龍等流行的塑料存活不到100次。獲勝者，純杜邦Delrin(TM)，持續(xù)數(shù)百萬。布萊恩特說：“高負(fù)荷疲勞甚至沒有任何東西可以接近德林。”它的低成本也使腳的價(jià)格下降。

然而，德林提出了自己的挑戰(zhàn)：幾乎沒有什么可以堅(jiān)持下去。巴斯夫注入噴涂金屬模具的微孔聚氨酯泡沫形成了腳的外形。為了使泡沫與Delrin結(jié)合，技術(shù)人員必須在成型前對(duì)等龍骨進(jìn)行等離子蝕刻和灌注。泡沫也難以在龍骨肋之間流動(dòng)，因此切割的聚氨酯片現(xiàn)在填滿了這些間隙。雖然這些制造難題最初被證明是令人失望的，但工程師發(fā)現(xiàn)，通過仔細(xì)選擇泡沫板的硬度，

龍骨非常非線性的特性使得MIND可以創(chuàng)造兩種尺寸來覆蓋整個(gè)腳的范圍。150磅人和200磅人之間的偏差差異很小。引用的最終強(qiáng)度超過1,300磅。

該公司聲稱，在價(jià)格和性能方面沒有任何東西可以匹配。它應(yīng)該在第三世界國家特別受歡迎，在這些國家，成本非常重要，帶有臨時(shí)假肢的截肢者帶來了相當(dāng)大的恥辱感。