Effect of Coating Materials on the Fatigue Behavior of Hip Implants: A Three-dimensional Finite Element Analysis

Authors

  • Ayham Darwich Faculty of Biomedical Engineering, Al-Andalus University for Medical Sciences, Tartous, Syria
  • Hasan Nazha Faculty of Technical Engineering, University of Tartous, Tartous, Syria
  • Monzer Daoud Department of Mechanical Engineering, École de Technologie Supérieure (ÉTS), Montreal, Canada
Abstract:

This study aims to validate, using finite element analysis (FEA), the design concept by comparing the fatigue behavior of hip implant stems coated with composite (carbon/PEEK) and polymeric (PEEK) coating materials corresponding to different human activities: standing up, normal walking and climbing stairs under dynamic loadings to find out which of all these models have a better performance in the prosthesis-bone systems. A 3D finite element models of hip implants, femur, coating layers with polymeric (PEEK) and composite (carbon/PEEK) coating materials are created for FEA. The cyclic loads are applied on the prosthesis head. Fatigue life durations are calculated based on the Goodman mean-stress fatigue theory. The fatigue safety factor for the coated implant is increased more than 12.73% at least compared to the uncoated implant. The carbon/PEEK composite material with 0, +45, -45, and 90 degrees fiber orientation (configuration I) has the highest fatigue life and fatigue safety factor. The numerical result show that the carbon/PEEK composite material (configuration I) seems to be a good solution to increase the values of fatigue safety factor of coating layers due to highest fatigue life and fatigue safety factor. It distributes the applied load and transfers it to the bone, reducing stress-shielding effects and prolong the bone-prosthesis system life span.

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

the effect of esp materials on medical studentsreading proficiency

چکیده این تحقیق " مواد درسی " را به عنوان یکی از بحث برانگیزترین موضوعات آموزش زبان تلقی کرده و درتلاش است به سه سوال عمده پاسخ دهد: 1) آیا بکارگیری جزوات گرداوری شده توسط گروهی از مدرسین تاثیر بسزایی در میزان توانش خواندن و درک متون انگلیسی دانشجویان پزشکی دارد؟ 2) آیا استفاده از مواد درسی اصلی( بین المللی )، توانش خواندن و درک متون انگلیسی دانشجویان پزشکی را به طور چشمگیری تحت تاثیر قرار م...

15 صفحه اول

the effect of consciousness raising (c-r) on the reduction of translational errors: a case study

در دوره های آموزش ترجمه استادان بیشتر سعی دارند دانشجویان را با انواع متون آشنا سازند، درحالی که کمتر به خطاهای مکرر آنان در متن ترجمه شده می پردازند. اهمیت تحقیق حاضر مبنی بر ارتکاب مکرر خطاهای ترجمانی حتی بعد از گذراندن دوره های تخصصی ترجمه از سوی دانشجویان است. هدف از آن تاکید بر خطاهای رایج میان دانشجویان مترجمی و کاهش این خطاها با افزایش آگاهی و هوشیاری دانشجویان از بروز آنها است.از آنجا ک...

15 صفحه اول

the effect of authentic listening materials on the listening proficiency of efl learners in the intermediate level

having conducted the experiment and analysed the data, the researcher computed the groups mean scores and variances for the test relating to the research question. as the final atep, a t-test was conodonted for the hypothesis. as noted earlier, the significance level was determined at .05 and .01 respectively. the observed t-value was higher than the critical t-value at. 5 and .01 levels. conse...

15 صفحه اول

the effect of a selfregulatory approach on the improvement of efl learners listening comprehension

تاثیر آموزش مهارت خود محوری بر روی ارتقاء مهارت شنیداری زبان آموزان هدف این پژوهش بررسی عوامل موثر در ارتقا مهارت شنیداری زبان آموزان ایرانی بود. در مرحله اول این تحقیق پژوهشگر پس از انجام مصاحبه نود زبان آموز را با استفاده از تست ایلتس انتخاب شدند. برای بررسی عوامل عوامل موثر در ارتقا مهارت شنیداری زبان آموزان ایرانی از دو نوع فیلم ویرایش شده و ویرایش نشده استفاده گردید.برای انجام تح...

Three-Dimensional Finite Element Analysis of Stress Intensity Factors in a Spherical Pressure Vessel with Functionally Graded Coating

This research pertains to the three-dimensional (3D) finite element analysis (FEA) of the stress intensity factors (SIFs) along the crack front in a spherical pressure vessel coated with functionally graded material (FGM). The vessel is subjected to internal pressure and thermal gradient. The exponential function is adopted for property of FGMs. SIFs are obtained for a wide variety of crack sha...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 6  issue 2

pages  284- 295

publication date 2020-04-01

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023