Validace numerického modelu mazání kyčelní náhrady

Towards the direct validation of computational lubrication modelling of hip replacements

journal article in Web of Science

en

This study attempted to provide insights into validating computational lubrication modelling of hip replacements. Direct comparisons between experimental measurements and numerical simulations were conducted for the central film thickness in a CoCr-on-glass hip bearing pair. A low-viscosity mineral oil and a 25% bovine serum were used as lubricants, respectively. Results indicated that for the low-viscosity lubricant case, the film thicknesses predicted by the computational model were comparable to the experimental measurements. For the bovine serum case, the computational results did not agree with those measured by experiments due to the viscosity model adopted in the computational models. A new effective viscosity equation was proposed to accurately predict the lubrication performance of hip replacements for protein-containing lubricants under transient conditions.

Cílem této studie je poskytnout validaci výpočetního modelu mazání kyčelní náhrady. Práce obsahuje přímé porovnání centrální tloušťky mazacího filmu na základě experimentálních měření a numerických simulací při uvažování artikulujícího kloubního páru v konfiguraci CoCr-sklo. Byla využita dvě maziva, konkrétně nízko viskózní minerální olej a 25% hovězí sérum. Výsledky ukázaly, že v případě uvažování oleje, byly výsledky predikované pomocí modelu porovnatelné s experimentálními hodnotami. V případě hovězího séra byla zaznamenána určitá odchylka, která je přisuzována rozdílu uvažované a skutečné viskozity maziva. Proto byla představena nová rovnice uvažující efektivní viskozitu, která umožňuje přesně predikovat tloušťku mazacího filmu při uvažování přítomnosti proteinů a transientních podmínek.

This study attempted to provide insights into validating computational lubrication modelling of hip replacements. Direct comparisons between experimental measurements and numerical simulations were conducted for the central film thickness in a CoCr-on-glass hip bearing pair. A low-viscosity mineral oil and a 25% bovine serum were used as lubricants, respectively. Results indicated that for the low-viscosity lubricant case, the film thicknesses predicted by the computational model were comparable to the experimental measurements. For the bovine serum case, the computational results did not agree with those measured by experiments due to the viscosity model adopted in the computational models. A new effective viscosity equation was proposed to accurately predict the lubrication performance of hip replacements for protein-containing lubricants under transient conditions.

Umělý kyčelní kloub; Mazání; Výpočetní model; Validace

Artificial hip joint; Lubrication; Computational modelling; Validation

01.06.2020

Elsevier

Nizozemsko

0301-679X

146

6

106240–106240

10