Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Ocena cech materiałowych krążków stawowych stawu skroniowo-żuchwowego

Chladek W., Margielewicz J., Czerwik I.

Inżynieria Materiałowa

2009

Vol. 30, nr 3

201-206

W pracy przedstawiono wyniki badania właściwości mechanicznych krążków stawowych stawu skroniowo-żuchwowego. Biorąc pod uwagę podobieństwo cech funkcjonalnych ludzkiej i wieprzowej żuchwy, badania zrealizowano na krążkach wieprzowych wyreparowanych bezpośrednio po uboju zwierzęcia (rys. 1, tab. 1). Kierując się rożnymi warunkami pracy poszczególnych fragmentów krążka, jako miejsca istotne wytypowano przednie i tylne struktury obwodowe krążków oraz ich części centralne. Testy prowadzono na uniwersalnej maszynie wytrzymałościowej Zwick przy piłowych charakterystykach zmian siły w zakresie od 0 do 3 N zachodzących z prędkością 1 N/s. Oceniano wpływ kolejnych cykli na kształt pętli histerezy ?(?) oraz zmiany właściwości tłumiących, decydujących w istotny sposób o dystrybucji obciążeń na kość panewki i głowy żuchwy. Na podstawie uzyskanych charakterystyk naprężeniowo-odkształceniowych (rys. 4) określono sztywność oraz efektywny moduł Younga tkanek w strefie pomiaru. Wykazano, że charakterystyki naprężeniowo-odkształceniowe tkanek krążków istotnie zależą od miejsca pomiaru, jak i historii obciążenia. Największe zmiany zachodzą w pierwszych czterech cyklach, a za ustabilizowany cykl można uznać dopiero piąty cykl obciążenia. Wynik ten wskazuje na konieczność weryfikacji wielu danych, wprowadzanych do warunków brzegowych, które zostały uzyskane w próbach statycznych. Niewłaściwym postępowaniem jest również uśrednianie cech materiałowych dla całej objętości krążka. Przy obciążaniu krążków uzyskano zdecydowanie rożne wartości efektywnego modułu Younga dla poszczególnych fragmentów. Wartości te wynosiły dla strefy tylnej 4,44 MPa, środkowej 1,97 MPa oraz przedniej 2,99 MPa (tab. 2) Zarejestrowane przebiegi cykliczne, ujmujące zmiany siły i odkształcenia, były asumptem do sformułowania modelu matematycznego materiału, z jakiego wykonany jest krążek stawu skroniowo-żuchwowego. Największe spadki szerokości pętli histerezy zaobserwowano w strefie przedniej oraz tylnej. W części tylnej dla dziesiątego cyklu pole powierzchni histerezy jest prawie dwukrotnie mniejsze w stosunku do cyklu drugiego, natomiast w strefie przedniej pole powierzchni maleje prawie trzykrotne (tab. 4). W praktyce zjawisko wzrostu sztywności prowadzi do pogorszenia właściwości tłumiących tkanek krążka stawowego. Najsztywniejszy miejscem krążka jest jego część tylna, gdzie sztywność w piątym cyklu obciążenia wy- nosiła 87,1 N/mm. Środek krążka wykazał najmniejszą sztywność, przyjmując wartość 38,7 N/mm (tab. 2). Zgodność modelowego odwzorowania cykli pracy krążka, potwierdziła przeprowadzona weryfikacja, podczas której porównano wyniki symulacji numerycznych z zarejestrowanymi danymi doświadczalnymi. Pozwala to na stwierdzenie, że przyjęty model reologiczny, jak również zidentyfikowane jego parametry dobrze odwzorowują cykle pracy krążka.

The paper presents the results of examination of mechanical properties of the temporomandibular joint discs. Taking into account the similarity of func- tional characteristics of human and pig mandible, the research was taken on pig's discs after animal slaughter (Fig. 1, Tab 1). Knowing about the fact that all parts of a disc have different conditions of work, the anterior, posteriori and central parts of encircling structure of the disc were thought to be the most crucial. All the tests were made with the use of an all-purpose strength machine Zwick, at pile characteristics of force change in scope between 0 and 3 N at speed of 1 N/s. These are the influence of individual cycles on the shape of the hysteresis loop and the changes of damping properties chich in a very important way determinate distribution of the load on the acetabu- lum bone and the head of the mandible, which were evaluated here. On the basis of the stress-strain results (Fig. 4), stiffness and the effective Young module of tissues in the measurement area were estimated. It was proved that stress-strain characteristics of discs' tissues significantly depend on the area of measurement and the history of load. The largest changes can be noticed during the first four cycles, and the one which may be called the stable is the fifth cycle of load. The result shows that it is necessary to verify all data inserted to bank conditions which were obtained through the static tests, and that it is inappropriate to take the average material characteristics to use on the whole volume of the disc. While loading discs, completely different valu- es of the effective Young module were obtained for separate parts. They were like these: for the posterior part 4.44 MPa, for the central part 1.97 MPa and for the anterior part 2.99 MPa (Tab. 2). The recorded cycles which included changes of force and strain were the cause to form a mathematical model of material of which the disc of the temporomandibular joint is made. The greatest falls in the width of the hysteresis loop was noticed in the anterior and posterior areas. In the posterior area for the tenth cycle the surface of the hysteresis is almost twice as small as it was in the second cycle, whereas In the anterior area the surface makes smaller almost three times (Tab. 4). In fact the growth of stiffness leads to worsening of dampening properties of the joint disc tissues. The stiffest part of the disc is its posterior part, where the stiffness in the fifth cycle of load was 87.1 N/mm. The central disc part was the least stiff and it took only 38.7 N/mm (Tab. 2). The compliance of the model cycles of the disc work was confirmed by verification during chich the results of numerical simulations with the test data were compared. His allows to state that the reological model with its identified parameters repro- duces the cycles of the disc work very well.

Mechanical properties of temporomandibular joint disc on the basis of porcine preparation investigations

Chladek W., Czerwik I.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

2008

Vol. 10, nr 4

15-20

The paper presents the results of a study on mechanical properties of porcine temporomandibular joint discs. Taking into account anatomical properties, three typical spots were selected for the investigation: the posterior, anterior and central parts of the disc. The main focus was on the influence of samples' preparation on the changes in mechanical properties. Complete undamaged discs, cylindricallycut disc samples of 5 mm in diameter as well as discs of locally broken continuity in the upper layer around the measuring zone were prepared. Periodic compression was applied during testing, by varying the force in a sawtooth control signal. The rate of increasing the force applied equalled 1 N/s with a maximum value of 3 N. Based on the stress and strain characteristics obtained, the object's rigidity, Young's modulus of the samples, and effective Young's modulus of joint discs were calculated. Results showed that the stress and strain characteristics of the discs' substance depend on sample preparation, measurement location and load history within a given number of cycles. Only the fifth load cycle may be considered as stabilized. The most rigid proved to be the posterior part of the disc, as the rigidity of the samples, of an incised disc and of a complete disc in the fifth loading cycle amounted to 117.9 N/mm, 88.8 N/mm and 87.1 N/mm, respectively. A central part of the disc exhibited the lowest rigidity, whose values for the samples, for an incised disc and for a complete disc reached 87.9 N/mm, 70.6 N/mm, and 38.7 N/mm, respectively. Excision of the samples resulted in their dehydration, which led to increased rigidity, as reflected by Young's modulus values. In the posterior part of the disc, the modulus value was 12.56 MPa, while in the anterior part and in the center, these values reached 7.25 MPa and 6.99 MPa, respectively. Excised discs also exhibited dehydration effects during examination. While loading complete discs, the lowest effective values of Young's modulus were obtained, despite the influence of the tissues adjacent to the loaded zone, counteracting deformation. The values were 4.44 MPa, 1.97 MPa and 2.99 MPa for the posterior, central and anterior parts, respectively. Present data allow the conclusion that the error introduced due to breaking the tissue continuity is greater than the error resulting from ignoring substance continuity when applying local loads to an undamaged disc. Therefore, it seems more sensible to adopt the effective Young's modulus values in numerical analyses rather than to apply the results obtained for the samples cut out of discs.