Experimentální určování charakteristik Weibullova rozdělení pevnosti biokeramiky

Experimental Evaluation of the Weibull Paramaters of the Bioceramics Strength

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

čeština

K základním požadovaným vlastnostem jakýchkoliv endoprotéz patří jejich funkčnost, biotolerance a spolehlivost. Tento příspěvek se zabývá problémem spolehlivosti keramických hlavic totálních kyčelních endoprotéz. Řešení problému bylo podmíněno četnějším porušování těchto hlavic v klinické praxi v nedávné minulosti. V předcházejících etapách řešení byla navržena a ověřena metodika jeho řešení. Na základě výsledků výpočtového a experimentálního modelován bylo prokázáno, že podstatný vliv na vznik mezních stavů porušování soudržnosti keramických hlavic mají tvarové odchylky kuželového spojení dříku a hlavice. Postupně byla určována pravděpodobnost porušování pro makroskopické tvarové odchylky kuželového spojení (kuželovitost, přímost a kruhovitost) a následně pro mikroskopické tvarové odchylky, které se nabalují na makroskopické odchylky. Byly řešeny varianty pro testovací a fyziologické zatěžovací podmínky. Řešení problému spolehlivosti keramických hlavic vyžaduje realizaci dvou výpočtových modelů: pro určování napjatosti v hlavici a pro určování pravděpodobnosti porušování. Materiálové charakteristiky keramiky pro výpočet pravděpodobnosti porušení byly doposud určovány 3-bodovým ohybem. Podstatou příspěvku je, že tyto charakteristiky se budou určovat z destrukčních zkoušek keramických hlavic a budou použity jako nové vstupy do doposud realizovaných variant výpočtů.

Functionality, biotolerance and reliability are basic properties required for any endoprostheses. This paper deals with a reliability problem of ceramic heads of total hip joint endoprostheses. The solution to this problem was invoked by recent more frequent failures of these heads in clinical practice. A solution methodology was proposed and verified in the previous steps of the solution. Results of computational and experimental modelling have shown a substantial influence of shape deviations in the conical connection between stem and head on the initiation of ceramic head fractures. The fracture probability was evaluated step by step for various macroscopic shape deviations in the conical connection and then for microscopic shape deviations superposed on the macroscopic deviations. The solution to the problem of ceramic head reliability requires realization of two computational models: one for determination of stress states and another one for evaluation of the fracture probability. Material characteristics of ceramics used in fracture probability evaluation have been determined by a 3-point-bending test till now. Within the framework of this paper is that the characteristics will be determined by destruction tests of ceramic heads.

Weibull weakest link theory, hip joint ceramic head destructions probability, strain measurement

FUIS, V.

2004

1. 6. 2004

Škoda výzkum s.r.o.

Plzeň

80-239-2964-X

Experimentalní Analýza Napětí 2004

66

71

6