Numerical view of pressure, capacity and compressive stress in human hip joint gap

• Autorzy: Wierzcholski, K.Ch.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna wizja ciśnienia, nośności i naprężeń ściskających w stawie biodrowym człowieka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical calculations of carrying capacity in human hip joint for synovial unsymmetrical fluid flow are presented in this paper. Following assumptions are taking into account: stationary, isothermal and incompressible synovial unsymmetrical non Newtonian fluid flow, rotational motion of bone head, squeezing of synovial fluid in changeable joint gap height, and constant synovial fluid density. Reynolds equations and capacity forces are presented in spherical co-ordinates. A new results obtained in this paper are numerical performances for pressure distribution and capacity calculated from surface integrals in spherical co-ordinates. Capacity formulae contain not only changeable height of bearing gap but also unsymmetrical flow of synovial fluid. Obtained in present paper numerical values may be very useful for medical diagnosis.

PL

W niniejszej pracy przedstawione zostały obliczenia numeryczne siły nośnej biodra człowieka dla niesymetrycznego rzeczywistego przepływu cieczy synowialnej w szczelinie stawu. Przyjęto następujące założenia: przepływ ustalony cieczy synowialnej, izotermiczny i nieściśliwy przepływ nienewtonowskiej cieczy smarującej, smarowanie wywołane ruchem obrotowym oraz poprzez wyciskanie w szczelinie, a także przyjęto stalą wartość gęstości cieczy synowialnej. W pracy posłużono się wyprowadzonym wcześniej równaniem Reynoldsa we współrzędnych sferycznych zarówno dla ruchu obrotowego, jak i dla wyciskania cieczy synowialnej przy uwzględnieniu specyficznych geometrycznych i fizycznych warunków panujących w szczelinie stawu biodrowego. Nowymi wynikami uzyskanymi w niniejszej pracy są numeryczne wartości rozkładu ciśnienia i siły nośnej. W obliczeniach numerycznych została uwzględniona zmienna wysokość szczeliny stawu biodrowego przy mimośrodowym usytuowaniu głowy kości względem chrząstki, a także przepływ niesymetryczny mazi stawowej. Uzyskane w niniejszej pracy wartości numeryczne ciśnienia, siły nośnej i naprężeń ściskających są przydatne w diagnostyce lekarskiej, a także dostarczają nowych propozycji rozwiązań tribologicznych współczesnej technice w budowie maszyn.

Słowa kluczowe

PL

ciśnienie; nośność; staw biodrowy człowieka

EN

capacity; pressure; human hip joint

• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2002
• Tom: nr 2
• Strony: 765-777
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.. rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski, K.Ch.

• Base Technique Department, Maritime University of Gdynia PL- 81-225 Gdynia, ul. Morska 83,

Bibliografia

• 1. Dowson D.: Bio-Tribology of Natural and Replacement Synovial Joints. In: Van Mow C, Ratcliffe A., Woo S.L-Y.: Biomechanics of Diarthrodial Joint. Springer-Verlag, New York, Berlin, Londyn, Paris, Tokyo, Hong Kong 1990, Vol. 2,Chap. 29, pp. 305-345.
• 2. Mow, V.C. The role of lubrication in biomechanical joints. J Lub Tech Trans ASME 91, 320-329, 1969.
• 3. Mow V.C, Ratcliffe A., Woo S.: Biomechanics of Diarthrodial Joints, Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1990.
• 4. Wierzcholski K., Pytko S.: Analytical calculations for experimental dependences between shear rate and synovial fluid viscosity. Proc. of Internat. Tribology Conference Japan Yokohama 1995,Vol. 3. pp. 1975-1980.
• 5. Wierzcholski K., Czajkowski A.,:Analysis of the capacity force for synovia symmetrical flow in the human joint with the changeable gap (in English), Participation of the Author is 50%.Tribologia 6,1998 (162) ISSN 0208-7774 pp. 1009-1021.
• 6. K. Wierzcholski: Analytical solutions of unsymmetrical fluid squeeze flow between two spherical bone surfaces in human joint(in English), Proceedings of System Modelling Control, 2001, Vol. 2, pp. 327-332
• 7. Wierzcholski Krzysztof, Nowowiejski Rafał, Miszczak Andrzej: Numerical analysis of synovial fluid flow in biobearing gap.(in English).Participation of the Author is 33%. System Modelling Control 8, Zakopane, vol. 2, 1995, pp. 382-387.