Fatigue damage and reliability assessment of cemented hip prosthesis

Continuum damage mechanics model is used in the finite element calculation of fatigue process in a cemented hip prosthesis. The cement mantle is assumed to be subjected to the fatigue damage resulting in evolution of the damage-induced material anisotropy and leading, eventually, to loosening of the prosthesis. Fatigue parameters and loads are assumed to be random variables. The reliability analysis is carried out for a linear appriximation of the limit state function and, eventually, some corrections are presented to improve the fatigue lifetime probability distribution assessment.

Do modelowania procesu zniszczenia zmęczeniowego cementowanej protezy biodrowej zastosowano metodę elementów skończonych oraz kontynualny model mechaniki zniszzenia. Otoczka cementowa tworząca zamocowanie protezy narażona jest na uszkodzenia zmęczeniowe, kyóre powodują powstanie i ewolucję anizotropii materiału oraz prowadzą do obluzowania protezy. Parametry materiałowe charakteryzujące proces zmęczenia oraz obcążenia przyjęto jako zmienne losowe. W analizie niezawodności przyjęto liniową aproksymację warunku granicznego określającego przydatność protezy i zaproponowano pewne modyfikacje pozwalające efektywnie szacować rozkład prawdopodobieństwa czasu życia protezy.