The use of finite elements method for analyzing the load occurring in components of endoprostheses

• Autorzy: Sobociński M. , Nabrdalik M.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie metody elementów skończonych do analizy obciążeń występujących w komponentach endoprotez

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents numerical analysis of strength in virtual hip and knee joints by means of the finite elements method FEM. Predicting the places in implants, where damage or premature wear may occur, is extremely important. The obtained results helped to exhibit weak points in examined models, and thus may be used to protect premature wear of endoprosthesis elements. The numerical analysis was based on the finite elements method FEM using Autodesk Simulation Mechanical 2016 software and the ADINA 7.5.1.

PL

Celem pracy była numeryczna analiza wytrzymałościowa zmian w wirtualnym stawie biodrowym i kolanowym. Zastosowano metodę elementów skończonych. Zastosowanie rozwiązań analitycznych mających na celu wykazanie możliwych miejsc w modelu, gdzie dochodzić może do uszkodzeń lub przedwczesnego zużycia współpracujących elementów, jest niezmiernie ważne. Otrzymane wyniki uwidoczniły takie miejsca, a tym samym mogą być wykorzystane do przeciwdziałania skutkom wynikającym z przedwczesnego zużycia elementów endoprotezy. Analiza numeryczna została wykonana w oparciu o metodę elementów skończonych przy wykorzystaniu oprogramowania Autodesk Simulation Mechanical 2016 oraz ADINA 7.5.1.

Słowa kluczowe

EN

endoprosthesis; FEM; contact stress

PL

endoproteza; metoda elementów skończonych; naprężenia kontaktowe

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 23, nr 3
• Strony: 166--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Sobociński M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Technologii Mechanicznych, 42-201 Częstochowa, al. Armii Krajowej 21

autor

Nabrdalik M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Technologii Mechanicznych, 42-201 Częstochowa, al. Armii Krajowej 21

Bibliografia

• [1] M. Gierzyńska-Dolna: Odporność na zużycie materiałów stosowanych na endoprotezy, Mechanika w Medycynie, Rzeszów 1996, s. 131-141.
• [2] E. Andrysewicz, J.R. Dąbrowski: Zagadnienia oceny właściwości użytkowych tworzyw sztucznych do zastosowań w ortopedii, Inżynieria Biomateriałów, vol. 5-6, s. 3-8.
• [3] Ch.F. Scifert, T. Brown, J. Lipman: Finite element analysis of a novel design approach to resisting total hip dislocation, Clinical Biomechanics, vol. 14, 1999, s. 697-703.
• [4] A.M. Ryniewicz, T. Madej: Analiza naprężeń i przemieszczeń w strefie roboczej endoprotezy stawu biodrowego, Mechanika w Medycynie, vol. 6, 2002, s. 127-134.
• [5] A.M. Ryniewicz, T. Madej: Preclinical tests of endoprostheses of hip joint using finite element methods, Engineering of biomaterials, vol. XIII(94), s. 14-23.
• [6] S. Singha, A.P. Harshaa: Analysis of Femoral Components of Cemented Total Hip Arthroplasty, Journal of The Institution of Engineers, Ser. D, 2015, doi:10.1007/s40033-015-0096-2.
• [7] El-Shiekh, F. Hussam El-Din: Finite element simulation of hip joint replacement under static and dynamic loading, PhD thesis, Dublin City University, 2002.
• [8] A. John, P. Orantek: Symulacja oddziaływań dynamicznych w stawie biodrowym ze sztuczną panewką, Modelowanie inżynierskie, vol. 32, 2006, s. 211-218.
• [9] Medgal implant i instrumentaria ortopedyczne, http://www.medgal.com.pl/pl,ms-produkty-0-0-produkty.html
• [10] R. Będziński: Biomechanika inżynierska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• [11] T. Madej, A. Ryniewicz: Modelowanie i symulacje wytrzymałościowe w stawie biodrowym zaopatrzonym protezą nakładkową jako procedura diagnostyczna przed zabiegiem kapoplastyki, Tribologia, nr 2, 2013.
• [12] M. Gierzyńska-Dolna: Tribologia, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [13] A. Bednarek, P. Zakrzewski, W. Parol: Proteza nasadowa (modularna) stawu biodrowego Metha - założenia biomechaniczne, wczesne wyniki kliniczne, IV Międzynarodowe Sympozjum Koksartoza, 8-10.05.2008, Katowice.
• [14] A.M. Ryniewicz, A. Ryniewicz: Analiza mechanizmu smarowania stawów człowieka w badaniach in vitro oraz in vivo, Przegląd elektrotechniczny, vol. 90(5), 2014, s. 142-145.
• [15] M. Gierzyńska-Dolna, J. Kubacki, A. Wieczorek, K. Tatar, Mechanizm zużycia endoprotezy saneczkowej stawu kolanowego, Biology of Sport, 1998, s. 112-119.