Contribution in biobearing lubrication

• Autorzy: Wierzcholski K. C. , Nyashin Y. , Loghov V.

Warianty tytułu

PL

Wkład do smarowania biołożysk

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the general description of a lubrication problem for two co-operating living cartilage surfaces separated with a bio-fluid in human joints for unsteady boundary conditions. The synovial bio-fluid has visco-elastic properties. The growth of the tissue is taking into account. The congenial growth strain rates in the synovial fluid and in the cartilage are presented in the described bio-tribological model. The tissue occuring in the thin boundary cartilage layer has elastic, hype-elastic, or hypo-elastic properties. Some particular remarks about isotropic growth strains are presented in this paper. Moreover, some cases of pressure distributions and capacities occuring in a human hip joint are obtained in a numerical way.

PL

Niniejsza praca przedstawia ogólny opis problemu smarowania dwóch żywych współpracujących ze sobą powierzchni chrząski stawowej człowieka, oddzielonych płynem smarującym w warunkach niestacjonarnego przepływu. Płyn smarujący ma właściwości lepko-sprężyste. Uwzględniany jest wzrost oraz deformacja chrząstki stawowej. W przedstawionym problemie o charakterze bio-tribologicznym przyjęto genetyczny tensor wzrostu oraz deformacji współpracujących ciał traktowanych jako materiał łożyskowy. Rozpatrywane warstwy wierzchnie chrząski stawowej posiadają w mniejszym zakresie właściwości sprężyste, natomiast dominują właściwości podsprężyste oraz hypersprężyste. Ten fakt ma wpływ na założone warunki brzegowe w szczelinie stawu człowieka. Jako szczególny przypadek omówiono materiał łożyskowy o właściwościach izotropowych. Przykłady numeryczne rozkładów wartości ciśnienia hydrodynamicznego w zakresie tarcia płynnego oraz granicznego na powierzchni sferycznej głowy kostnej stawu biodrowego człowieka obejmują efekty wywołane ruchem obrotowym, jak również wyciskaniem płynu smarującego.

Słowa kluczowe

EN

biotribology; conjugated fields; numerical calculations

PL

biotribologia; pola sprzężone; obliczenia numeryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 43, nr 1
• Strony: 33--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski K. C.

autor

Nyashin Y.

autor

Loghov V.

• Gdańsk University of Technology, Narutowicza 11, PL 80-952 Gdańsk, Poland,

Bibliografia

• [1] Biot M.A. General theory of three-dimensional consolidation, Journal of Applied Physics, 1941, Vol. 12, pp. 155-164.
• [2] Garcia J.J., Altiero N.J., Haut R.C. Estimation of in situ elastic properties of biphasic cartilage based on a transversely isotropic hypoelastic model, Journal of Biomechanical Engineering, 2000, Vol. 122, pp. 1-18.
• [3] Hlaváček M. Lubrication of the human ankle joint in walking with the synovial fluid filtrated by the cartilage with the surface zone worn out: steady pure sliding motion, Journal of Biomechanics, 1999, Vol. 32, pp. 1059-1069.
• [4] Hsu F.H. The influences of mechanical loads on the form of a growing elastic body, Journal of Biomechanics, 1968, Vol. 1, pp. 303-313.
• [5] Mow V.C., Kuei S.C., Lai W.M., Armstrong C.G. Biphasic creep and stress relaxation of articular cartilage in compression: theory and experiments, Journal of Biomechanical Engineering, 1980, Vol. 102, pp. 73-84.
• [6] Скульский О.И., Аристов С.Н. Механика аномально вязких жидкостей, Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика" (in Russian), 2004, pp. 156.
• [7] Taber L. Nonlinear theory of elasticity. Application to biomechanics, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., New Jersey, London, Singapore, 2004.
• [8] Wierzcholski K. Bio- and Slide Bearings: Their Lubrication by Non-Newtonian Fluids and Application in Non-Conventional Systems. Volume I: Principles of Human Joint Lubrication with Non-Newtonian Liquids for Deformable Bone and Cartilage in Magnetic Field, Gdańsk University of Technology, Gdańsk, 2005.
• [9] Wierzcholski K. Hip joint lubrication after injury for stochastic description with optimum standard deviation. Acta of Bioengineering and Biomechanics, 2005, Vol. 7, No. 2, pp. 13-40.