Contatto tra i componenti di una protesi di ginocchio: studio numerico e sperimentale
Journal Title: Frattura ed Integrità Strutturale - Year 2012, Vol 6, Issue 22
Abstract
Scopo del presente lavoro è lo studio dell’area di contatto in una protesi di ginocchio utilizzando due differenti approcci. In particolare è stata studiata l’interfaccia fra la componente femorale e l’inserto in polietilene sia numericamente che sperimentalmente. L’interesse allo studio dell’area di contatto è legato al fatto che, molto spesso, l’usura dell’inserto in polietilene, dovuta alle elevate pressioni di contatto, rappresenta una delle principali cause di fallimento delle protesi totali di ginocchio. La possibilità di valutare l’area di contatto al variare dei carichi e della posizione reciproca fra femore e tibia è, quindi, di fondamentale importanza per lo studio della vita utile di una protesi e per cercare di migliorarne le prestazioni. L’approccio numerico agli elementi finiti ha richiesto l’acquisizione, tramite tecniche di reverse engineering, e la modellazione CAD delle varie componenti della protesi. Successivamente sono state messe a punto le simulazioni FEM considerando due diverse condizioni di carico. Al fine di rendere paragonabili i dati calcolati, le stesse configurazioni di carico sono state utilizzate per le prove sperimentali tramite tecnica ultrasonora. In questo caso, è stato necessario effettuare alcune prove preliminari per tarare il sistema in dipendenza delle particolari caratteristiche dei materiali, delle geometrie e delle finiture superficiali della protesi.I risultati ottenuti mostrano un buon grado di correlazione fra i dati rilevati seguendo i due differenti approcci e, di conseguenza, un buon livello di affidabilità delle procedure messe a punto per la determinazione numerica e sperimentale dell’area di contatto. La procedura numerica può essere usata per determinare l’area per diversi angoli e per diversi carichi, ma soprattutto in fase di progettazione. La tecnica ad ultrasuoni può essere usata per validare i dati numerici.
Authors and Affiliations
D. Cerniglia, T. Ingrassia, L. D'Acquisto, M. Saporito
Keywords
Related Articles
- EP ID EP103537
- DOI 10.3221/IGF-ESIS.22.07
- Views 73
- Downloads 0
Deformation and fatigue behaviors of carburized automotive gear steel and predictions
The fatigue behavior of carburized components such as automotive transmission gears is very complex due to hardness and microstructure difference, residual stresses and multi-axial stress states developed bet...
On the improved adhesion of NiTi wires embedded in polyester and vinylester resins
This paper discusses the effect of different surface treatments on shape memory alloy wires embedded in PolyEster (PE) and VinylEster (VE) polymeric matrices. In particular, two types of chemical etching and a ch...
Subsurface metals fatigue cracking without and with crack tip
Very-High-Cycle-Fatigue regime for metals was considered and mechanisms of the subsurface crack origination were introduced. In many metals first step of crack origination takes place with specific area formation b...
Prediction of the pull-out strength of chemical anchorsin natural stone
The applicability of some numerical models for the prediction of the failure mechanism and of thebearing capacity of post-installed threaded rods chemically anchored in basalt, sandstone and limestone isinvestigate...
Modelling probabilistic fatigue crack propagation rates for a mild structural steel
A class of fatigue crack growth models based on elastic–plastic stress–strain histories at the crack tip region and local strain-life damage models have been proposed in literature. The fatigue crack growth is reg...