Numerische und Experimentelle Analyse des Incudo-Malleolaren Gelenks

Von:

Sebastian Ihrle

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Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Funktionsweise des IM-Gelenks bei großen quasi-statischen Bewegungen und den kleinen akustisch induzierten Bewegungen zu untersuchen. Um die Bedeutung des IM-Gelenks für die Funktion des natürlichen Gehörs zu beleuchten, werden in dieser Arbeit experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt. Es wird ein Messsystem zur Untersuchung des IM-Komplex bei quasi-statischer und bei dynamischer Anregung entwickelt. Die Leistungsfähigkeit des Messsystems und der entwickelten Auswertemethodiken wird an mehreren Referenzbeispielen demonstriert. Mit den vorgestellten und verifizierten Messaufbauten werden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Es werden zwei Arten von Messungen am IM-Komplex vorgestellt: Messungen mit großen quasi-statischen Bewegungen zur Untersuchung des Verhaltens bei großen quasi-statischen Drücken und Messungen mit kleinen dynamischen Bewegungen zur Untersuchung des Verhaltens bei akustischer Anregung. Die experimentellen Untersuchungen zeigen, dass das IM-Gelenk als mechanisches Filter arbeitet, das den Schall überträgt und große quasi-statische Bewegungen entkoppelt. Zusätzlich zu den experimentellen Untersuchungen werden Simulationen durchgeführt. Zunächst wird ein detailliertes Modell des IM-Komplex aufgebaut, um das quasi-statische Verhalten zu untersuchen. Die aus den experimentellen Untersuchungen abgeleiteten mechanischen Wirkprinzipien werden in der Simulation bestätigt. Im Anschluss daran wird das detaillierte Modell in ein EMKS-Modell des gesamten Ohrs implementiert. Die Schutzfunktion des IM-Gelenks im natürlichen Gehör wird im Modell abgebildet und es kann der Kontakt der Gelenkflächen eindeutig als Ursache für die in der Literatur beschriebenen Entkopplungsbewegungen identifiziert werden.