Fatigue damage and reliability assessment of cemented hip prosthesis

• Autorzy: Doliński K.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Continuum damage mechanics model is used in the finite element calculation of fatigue process in a cemented hip prosthesis. The cement mantle is assumed to be subjected to the fatigue damage resulting in evolution of the damage-induced material anisotropy and leading, eventually, to loosening of the prosthesis. Fatigue parameters and loads are assumed to be random variables. The reliability analysis is carried out for a linear appriximation of the limit state function and, eventually, some corrections are presented to improve the fatigue lifetime probability distribution assessment.

PL

Do modelowania procesu zniszczenia zmęczeniowego cementowanej protezy biodrowej zastosowano metodę elementów skończonych oraz kontynualny model mechaniki zniszzenia. Otoczka cementowa tworząca zamocowanie protezy narażona jest na uszkodzenia zmęczeniowe, kyóre powodują powstanie i ewolucję anizotropii materiału oraz prowadzą do obluzowania protezy. Parametry materiałowe charakteryzujące proces zmęczenia oraz obcążenia przyjęto jako zmienne losowe. W analizie niezawodności przyjęto liniową aproksymację warunku granicznego określającego przydatność protezy i zaproponowano pewne modyfikacje pozwalające efektywnie szacować rozkład prawdopodobieństwa czasu życia protezy.

Słowa kluczowe

EN

hip prosthesis; fatigue damage; material anisotropy; reliability

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 3
• Strony: 505--518
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Doliński K.

• Istitute of Fundamental Technological Research, Warsaw

Bibliografia

• 1. ANTHONY P.P., GIE G.A., HOWIE C.R., LING R.S.M., 1990, Localised Endosteal Bone Analysis in Relation to the Femoral Components of Cemented Total Hip Arthroplasties, Journal of Bone Joint and Surgery, 72-B, 971-979.
• 2. CORDEBOIS J.P., SIDOROFF F., 1982, Endommageaient anisotrope en élasticité et plasticité, Journal de Mécanique Théoretique et Appliquée, Numéro spécial, 45-60.
• 3. DAVIES J.P., BURKE D.W., O'CONNOR D.O., HARRIS W.H., 1987, Comparison of the Fatigue Characteristics of Centrifuged and Uncentrifuged Simplex P Bone Cement, J. Orthop. Res., 5, 366-377.
• 4. HOHENBICHLER M., RACKWITZ R., 1981, Non-Normal Dependent Vectors in Structural Safety, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, 107, 6, 1227-1249.
• 5.LU T.J., CHOW C.L., 1990). On Constitutive Equations of Inelastic Solids with Anisotropic Damage, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 14, 187-218.
• 6. MADSEN O.H., KRENK S., LIND N.C., 1986, Methods of Structural Safety, Prentience Hall, Englewoods Cliffs.
• 7. ROSENBLATT M., 1952, Remarks on a Multivariate Transformations, Ann. Math. Stat., 23, 470-472
• 8. VERDONSCHOT N., HUISKES R., 1997, The Effects of Cement-Stem Debonding in THA on the Long-Term Failure Probability of Cement, Journal of Biomechanics, 30, 8, 795-802.
• 9. WIRSCHING P.H., TORNG T.Y., MARTIN W.S., 1991, Advanced Fatigue Reliability Analysis, Int. J. Fatigue, 13, 5, 389-394.
• 10. WU Y.T., MILLWATER H.R., CRUSE T.A., 1989, An Advanced Probability Structural Analysis Method for Implicit Performance Functions, 30th Structures, Structural Dynamics and Materials Conference, Mobile, Alabama.