Ανάπτυξη μοντέλων φθοράς-τριβής σε αρθρώσεις γονάτου ισχίου

Thumbnail Image
Date
Authors
Κανελλόπουλος, Γεώργιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η επιβίωση της ολικής αρθροπλαστικής ισχίου εξαρτάται από τα προϊόντα φθοράς των αρθρούμενων επιφανειών. Τα προϊόντα φθοράς αποτελούν έναν από τους παράγοντες που δύνανται να οδηγήσουν την αρθροπλαστική σε κατάρρευση των τρίβο-ζευγαριών και αστοχία. Με την εξέλιξη και την είσοδο νέων υλικών και συνδυασμών τρίβο-ζευγαριών, διαπιστώθηκε ότι ακόμα και συνδυασμοί μεταλλικής κεφαλής ή κεφαλής από κεραμικό σε πολυαιθυλένιο εμφάνισαν επίσης υψηλό ποσοστό παραγωγής προϊόντων φθοράς. Οι πιο συνηθισμένοι τρόποι φθοράς των αρθρούμενων επιφανειών των αθροπλαστικών του ισχίου είναι η προσκόλληση (adhesion), η εκτριβή (abrasion),η καταπόνηση (fatigue) και η φθορά λόγω τρίτου σώματος. Η Τριβολογία είναι η επιστήμη που έχει σαν γνωστικά αντικείμενα την φθορά, την τριβή και τη λίπανση και κατά συνέπεια κατέχει πρωτεύοντα ρόλο στον σχεδιασμό και την επιλογή των υλικών τα οποία συνθέτουν τις αρθρούμενες επιφάνειες. Κάθε επιφάνεια, η οποία κινείται υπό φορτίο, χρειάζεται να λιπαίνεται. Υπάρχουν πολλών ειδών μηχανισμοί λίπανσης (οριακή, υδροδυναμική, ελαστοϋδροδυναμική, μικτή κτλ). Ιδανική θεωρείται η λίπανση, όταν κατά την κίνηση των τρίβο ζευγαριών παρεμβάλλεται μεταξύ τους μια μεμβράνη υγρού, διότι τότε το τριβό-ζευγάρι δεν έρχεται καθόλου σε επαφή. Όμως ο μηχανισμός λίπανσης που συναντάται στις αρθρώσεις των ζώων και των ανθρώπων κατατάσσεται στη μικτή. Ο πλέον διαδεδομένος σχεδιασμός του προσθετικού ισχίου είναι ένα σφαιρικό έδρανο παρόμοιο με τη πραγματική φυσική άρθρωση ισχίων των ανθρώπων. Στο πλαίσιο της συνολικής αντικατάστασης ισχίου, ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να προτείνει ένα ορθό μοντέλο τρισδιάστατης μικτής λίπανσης για τον υπολογισμό των παράγωγων φθοράς σε διάφορα τριβό-ζευγάρια κατά τα φορτία που λαμβάνουν χώρα στη διάρκεια του βηματισμού. Η προσέγγιση βασίζεται στην εξίσωση Reynolds και στα υπάρχοντα φορτία που αντιστοιχούν σε αυτά με των ζώντων οργανισμών που λήφθηκαν από προσομοιώσεις και πειράματα (γωνιακές ταχύτητες και φορτία). Υπό τις εξεταζόμενες συνθήκες έγινε εφαρμογή της θεωρία φθοράς Archard, το μοντέλο επιτρέπει τον προσδιορισμό της μεταβαλλόμενης πίεσης υγρού φιλμ και της πρόβλεψης του ογκομετρικού ποσοστού φθοράς. Αναφορικά υπολογίσαμε μια με κεφαλή κοβαλτίου-χρωμίου-μολυβδαινίου με πρόθεση κυπελλίου από πολυαιθυλένιο αλλά το πρόγραμμα επιτρέπει και άλλους συνδυασμούς τριβοζευγαριών. Οι υπολογισμοί έγιναν με την χρήση του προγράμματος MATLAB®. O ογκομετρικός ρυθμός φθοράς υπολογίστηκε δείχνοντας καλή συμφωνία με τις τιμές που ελήφθησαν από άλλους συγγραφείς ως αποτέλεσμα προσεγγίσεων με μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων ή πειραματικών δοκιμών. Λέξεις κλειδιά Προϊόντα φθοράς, Συνδυασμοί τρίβο-ζευγαριών, Τύποι φθοράς, Σχεδιασμός του προσθετικού ισχίου, Λίπανση, Σχέση Reynolds, Θεωρία φθοράς Archard
Description
Keywords
Προϊόντα φθοράς, Θεωρία φθοράς Archard
Citation