Original title: Deformační a napěťová analýza kyčelního spaceru
Translated title: Stress-strain analysis of hip spacer
Authors: Janáčik, Lukáš ; Valášek, Jiří (referee) ; Marcián, Petr (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: slo
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [slo] [eng]
Táto práca sa zameriava na deformačno-napäťovú analýzu bedrového kĺbu so spacerom pomocou výpočtového modelovania formou metódy konečných prvkov v programe ANSYS Workbench. Súčasťou práce je aj rešerš dostupnej literatúry a stručné hodnotenie jej prínosov k problematike. Výpočtové modely boli zostavené pre päť variant modelov geometrie spacerov, dva rôzne modely materiálov jadra spacerov a dva modely materiálov (homogénny a nehomogénny) spongiózneho kostného tkaniva. Kostný cement, tvoriaci spacer, bol vyhodnotený voči medznému stavu krehkej pevnosti pomocou Mohr-Coulombovej podmienky, ktorá zohľadňuje odlišné dovolené hodnoty napätí v ťahu a v tlaku. Jadro spaceru bolo vyhodnotené voči medznému stavu pružnosti a kostné tkanivo porovnané voči dovolenej hodnote intenzity pretvorenia pred jeho porušením. Bolo vyhodnotené maximálne zaťaženie, ktoré prenesie sústava s daným variantom spaceru pred dosiahnutím prvého a druhého medzného stavu. Na základe výsledkov možno určiť, že najväčšie zaťaženie prenesie intraoperačný spacer V2 s titánovým či oceľovým jadrom, prípadne bez jadra. This thesis focuses on the stress-strain analysis of the hip joint with a spacer using computational modelling in the form of the finite element method in ANSYS Workbench. The thesis also includes a review of available literature and a brief evaluation of its contributions to the issue. Computational models were created for five variants of geometries of spacers, two different material models of the spacer cores, and two material models (homogeneous and non-homogeneous) of the cancellous bone tissue. The bone cement was evaluated against the limit of brittle strength using the Mohr-Coulomb criterion, which considers different allowable stress values in tension and compression. Core of the spacer was evaluated against yield strength of a material and bone tissue was compared to allowed value of stress intensity before its fracture. The maximum load that the system with a given spacer variant can carry before reaching the first and second limit states was evaluated. Based on the results, it can be determined that the highest load is carried by the intraoperative spacer V2 with either a titanium or steel core, or without a core.
Keywords: finite element analysis; hip joint; spacer; stress-strain analysis; two-stage revision

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/248407

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-617281


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses