The effect of dynamic loading on stresses induced in charnley hip prosthesis

This study produces an image of theoretical and experimental case of high loading stumbling condition for hip prosthesis. Model had been studied namely Charnley. This model was modeled with finite element method by using ANSYS software, the effect of changing the design parameters (head diameter, neck length, neck ratio, stem length) on Charnley design, for stumbling case as impact load where the load reach to (8.7* body weight) for impact duration of 0.005sec. An experimental rig had been constructed to test the hip model, this rig consist of a wood box with a smooth sliding shaft where a load of 1 pound is dropped from three heights. The strain produced by this impact is measured by using rosette strain gauge connected to Wheatstone bridge for the model .The signal is amplified and sent forward to a data acquisition and then saved in the connected laptop. From this study it is found that the changing in stem length had large effect on effective stress where the change in effective stress while stem length increased from (110mm to 140mm) was not more than (209MPa). هذه الدراسة قدمت تصور نظري و عملي عن حالة حمل عالية جدا هي حالة التعثر على بديل مفصل الورك الصناعي و قد تم دراسة موديل من نوع جارلي. تم تمثيل بطريقة العناصر المحددة و ذلك بواسطة برنامج الانسز للموديل جارلي و دراسة تأثير تغيير المتغيرات التصميمية للموديل جارلي (نصف قطر الكرة، طول العنق، نسبة تغيير العنق، طول الجذع) لحالة الحمل الصدمي في حالة التعثر حيث يصل الحمل إلى (8.7 وزن الجسم) و لمدة صدمة مقدارها 5 مللي ثانية. الطريقة العملية التي تم العمل بها هي صناعة هيكل مستطيل مجوف بداخلة ذراع أملس ينزلق علية الحمل من ثلاث ارتفاعات. و تم تحسس الانفعال الناتج من الصدمة بواسطة مقياس انفعال ثلاثي للموديل جارلي حيث تم استخدام قنطرة وتستن و مضخم فولتيه لتتجه الإشارة نحو جهاز حيازة البيانات و محولها ثم إلى الكمبيوتر. وجد أن كثر المتغيرات التصميمية تأثيرا على الإجهاد المحصل في الجزء الأضعف في موديل جارلي هو طول الجذع حيث أن مقدار التغير في الإجهاد الأعظم عند تغيير طول البديل من (110 ملم إلى 140 ملم) لم يتجاوز (209 ميجاباسكال).