Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Tribologia

2 2007

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: random changes of height gap

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Numerical determination of friction forces in unsteady loaded biobearings

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

2007

nr 1

247-258

This paper shows numerical calculations of the friction forces in spherical co-ordinates for hydrodynamic steady and unsteady unsymmetrical synovial non-Newtonian fluid flow with variable viscosity and for random changes of human hip joint gap. Similar solutions but for constant viscosity of synovial fluid and symmetrical flow only, without numerical example calculations, were obtained in earlier analytical papers of this author. According to the author's knowledge the friction forces calculations of human hip joints in unsteady motion have not been hitherto considered in the scientific papers on bio-tribology. The roughness of cartilage surface has important influence on the values of friction forces. Between two cooperating rough cartilage bodies in human bio- joints various kinds of friction effect can be observed. Numerical calculations presented in this paper illustrate friction mechanism occurring between two cooperating cartilage surfaces in human hip joints. In this section the friction forces are determined by applying the measured roughness of cartilage surfaces in human joint, cartilage pores of about 6-10 nm in size, calculated components of synovial fluid velocity and values of hydrodynamic pressure as well. Friction forces are caused by the adhesion and cohesion.The proper description of friction forces in bio-joints enables to estimate and determine quantity of wear in human joints. In the present present the basic equations describing synovial fluid flow in human hip joint are solved in the analytical and numerical way. The numerical calculations are performed with the use of Mathcad 12 Professional Program, by taking into account the method of finite differences.

W niniejszej pracy została przedstawiona metoda numerycznego wyznaczania wartości sił tarcia występujących w stawie biodrowym człowieka przy uwzględnieniu zmiennych wartości chropowatości powierzchni stawowych, a także zmian losowych wysokości szczeliny w trakcie niestacjonarnych periodycznych efektów, wywołanych funkcjonowaniem narządów ruchu. Niestacjonarne efekty losowe wywołane są poprzez stochastyczne zmiany wysokości szczeliny powodowane nieustalonymi deformacjami wysokości chropowatości współpracujących powierzchni stawowych oraz chodem człowieka. Struktury geometryczne powierzchni zużytych głów stawowych zostały wykonane przy pomocy czujników laserowych. W przeprowadzonych pomiarach wykorzystano 29 głów stawu biodrowego usuniętych operacyjnie z powodu innych przyczyn chorobowych. Pomiary te pozwoliły oszacować wysokość szczeliny stawowej, która była brana pod uwagę w przeprowadzonych obliczeniach numerycznych przedstawionych w niniejszej pracy. Optymalizacja wartości wyznaczonych sił tarcia umożliwi wyznaczanie współczynników tarcia występujących w stawach oraz zastosowanie uzyskanych wyników przy diagnozowaniu chorób związanych ze zużywaniem powierzchni stawowych człowieka prowadzących do konieczności wszczepiania endoprotez.

Numerical determination of friction coefficients occurring in unsteady human joints

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

2007

nr 1

235-245

The main aim of this paper is to derive a formula for friction coefficient in human hip joint and perform the numerical calculations of friction coefficients for changeable gap height and hydrodynamic lubrication with taking into account rotation of bone head in unsymmetrical flow. Friction coefficients in bio-joints have usually values ranging from 0.001 to 0.030. The paper contains sic figures, where numerical results are illustrated. In the previous authors research have been discussed the hydrodynamic parameters for human joint lubrication, mainly concerning symmetrical flow of synovial fluid. Present paper shows an idea of friction forces in various human joints for various geometry of bone co-operating surfaces, changeable joint gap height and unsymmetrical synovial fluid flow. In those papers the analytical methods are only used as a rule. To obtain the friction coefficient we must divide the friction forces by the capacity forces. The problem of capacity force in human joint gap in the case of its changeable height and synovial fluid unsymmetrical flow, has not been discussed in the previous papers.

W niniejszej pracy została przedstawiona metoda numerycznego wyznaczania wartości współczynników tarcia występujących w stawie biodrowym człowieka przy uwzględnieniu zmiennych wartości chropowatości powierzchni stawowych, a także zmian losowych wysokości szczeliny w trakcie niestacjonarnych periodycznych efektów, wywołanych funkcjonowaniem narządów ruchu. Niestacjonarne efekty losowe wywołane są poprzez stochastyczne zmiany wysokości szczeliny powodowane nieustalonymi deformacjami wysokości chropowatości współpracujących powierzchni stawowych oraz chodem człowieka. Struktury geometryczne powierzchni zużytych głów stawowych zostały wykonane przy pomocy czujników laserowych. W przeprowadzonych pomiarach wykorzystano 29 głów stawu biodrowego usuniętych operacyjnie z powodu innych przyczyn chorobowych. Pomiary te pozwoliły oszacować wysokość szczeliny stawowej, która była brana pod uwagę w przeprowadzonych obliczeniach numerycznych przedstawionych w niniejszej pracy. W wyniku obliczeń stwierdzono, że zmiany wartości współczynnika tarcia przy uwzględnianiu chropowatości powierzchni chrząstki stawowej przewyższają na ogół zmiany wartości współczynnika tarcia wynikające podczas chodu człowieka.