Estudio numérico de lubricación viscoelastohidrodinámica en prótesis de rodilla con fluído no newtoniano

• Autores: Robledo Blasco, Leandro Ezequiel; Weiss, Brenda Anahí; Berli, Marcelo Eduardo; Di Paolo, José
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2022;especial(33):57-61
• Materia: SOLIDO ESTANDAR LINEAL; MODELO UNIDIMENSIONAL; MODELADO COMPUTACIONAL; LINEAR STANDARD SOLID; ONE-DIMENSIONAL MODEL; COMPUTATIONAL MODELLING
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En este trabajo se diseñó un modelo computacional de lubricación de película delgada aplicada a una prótesis de rodilla con el fin de realizar una comparación entre tres modelos constitutivos, es decir, la ley de potencias, el modelo de Carreau-Yasuda y el modelo de Cross. El modelo equivalente de la prótesis de rodilla consiste en un cilindro rígido sobre un plano deformable. El componente deformable que representa la base tibial se asumió como un sólido estándar lineal (SEL) viscoelástico. Las ecuaciones gobernantes se resolvieron simultáneamente con la determinación de una frontera libre móvil utilizando el software COMSOL Multiphysics. Los resultados obtenidos mostraron que el modelo Cross presenta el mayor valor de tasa de corte, el menor espesor de película y la viscosidad dinámica con menor variación a lo largo del canal de lubricación, alcanzando un valor mínimo de viscosidad de 0,02 Pa.s. El modelo Carreau-Yasuda presenta el valor más alto de coeficiente de fricción, siendo un 21,5 % superior al modelo de Ley de Potencias y un 3,67 % superior al modelo de Cross
In this work, a computational model of thin film lubrication applied to a knee prostheses was designed in order to makea comparison between three constitutive models, i.e. a power law, the Carreau-Yasuda model and the Cross model. The equivalent model of the knee prosthesis was modeled as a rigid cylinder on a deformable plane. The mechanical behavior of the deformable component representing the tibial base was assumed as a viscoelastic Standard Linear Solid (SLS). The governing equations were solved simultaneously with the determination of a free moving boundary by implementing it in COMSOL Multiphysics software. The results obtained showed that the Cross model presents the highest shear rate value, the lowest film thickness and the dynamic viscosity with less variation along the lubrication channel, reaching a minimum viscosity value of 0.02 Pa.s. The Carreau-Yasuda model presents the highest value of friction coefficient, being 21.5 % higher than for the Power Law model and 3.67 % higher than the Cross model
Fil: Robledo Blasco, Leandro Ezequiel. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería (UNER-FI). Entre Ríos. Argentina
Fil: Weiss, Brenda Anahí. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería (UNER-FI). Entre Ríos. Argentina
Fil: Berli, Marcelo Eduardo. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería (UNER-FI). Entre Ríos. Argentina
Fil: Di Paolo, José. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ingeniería (UNER-FI). Entre Ríos. Argentina