SIMULATION MODELING STRESS-STRAIN STATE OF BIOMECHANICAL SYSTEMS FOR LIMB BONES AND JAWS OF MAN WITH INJURIES

В О Єщенко

Abstract


This article aimed to show main ideas in the formulation of problems in mechanics oriented on research of biomechanical objects under functional static and dynamic loads. Shown Consideration of stresses types and description of mechanical processes connected bodies of biomechanical systems (BS), the definition of functional parameters and calculations of reliability and durability of BS. Purpose. Research problems of biomechanics BS by simulation computer modeling of damaged human bones, jaw and joints with elements of inorganic structures used to restore their functionality. Desig/methodology/approach. Continuum mechanics, X-ray computed tomography. Finite element computer simulation modeling. Proprietary software "Chitach" and Fuji Prescale Film. Findings. Modern advances in computer technology, software, medicine can pose and solve complex problems in a relatively short time. This shown on example application of information technologies and systems for calculational and experimental study of distribution values of contact pressures in the damage human meniscus of knee joint. Originality. Created method and algorithm for simulation mathematical modeling SSS BS and proprietary software "Chitach" to study the distribution of contact pressures.

Keywords


modeling; stress-strain state; biomechanics; bone man with injuries

References


Mandzjuk T. Vovk V. Vіsnik L'vіv, UN-TU. [Bulletin of Lviv Univ] 2008, no. 14. pp.105-122.

Zenkevich O. M. Mir, 1975. 543p.

Coker E. Filon G, Jessop H. Hardcover. January 1, 1957.

A. D. Shvarc. Biomehanika i okkljuzija zubov. 1994.

Kazemi M. Dabiri Y., P. Li L. Computational and Mathematical Methods in Medicine. Vol. 2013.

Malanchuk V., Kryshchuk M.G.,Kopchak A.V. Vidavnichij dіm «Askanіja» [Publishing house "Askaniya"]. 2013, 231p.

Korioth T., Versluis A. Modeling the mechanical behavior of the jaws and their related structures by finite element (FE) analysis. Critical Reviews in Oral Biology & Medicine. No 8(1), 1997, pp. 90-104.

Chun-Li Lin. Jen-Chyan Wang, Wen-Jen Chang. Clin. Oral Impl. Res. 19, 2008, pp. 107–117.

A.V. Bushmanov. Medicinskaja informatika. [Medical Iformatics]. 2008, No 1(15), pp. 74-80.

Stańczyk, M., Telega J. Russian Journal of Biomechanics. 2001. Vol. 5, No. 4. pp. 30-75.

Kirjuhin V., Nyashin Y. Rossijskij zhurnal biomehaniki. [ Russian Journal of Biomechanics ] 2005, tome 9, № 4: pp. 9-27.

Kayabasі O., Yuzbasıoglu E., Erzincanl F. Advances in Engineering Software. 2006, No. 37, pp. 649–658

Kryshchuk M. Shidlovskiy M., Laksha A., Ieshcheko V. Vіsnik NTUU KPІ "Mashinobuduvannja". [Journal the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute"] 2011, Vol 61 pp.76-80.

Dorow C., Schneider J., Sander F. Finite element simulation of in vivo tooth mobility in comparison with experimental results. C. Dorow, J. Schneider, Franz G. Sander.

Kawarizadeh A., Bourauel C., Jager A. European Journal of Orthodontics. 2003, No 25, pp. 569–57.

Kaarel A., Swain V., Ironside J., Steven P. The International Journal of Prosthodontics. 2003, Vol 16, No 5, pp. 474-480.

Schwartz-Dabney C.L., Dechow P. American journal of physical anthropology. 2003, pp. 252–277.

http://uk.wikipedia.org/wiki/Закон_Амонтона_—_Кулона

Malanchuk V.O., Kryshchuk M.G.,Kopchak A.V. Vidavnichij dіm «Askanіja». [Publishing house "Askaniya"]. 2013. pp. 169-174.

http://www.fujifilm.com/products/prescale/

Kryshchuk N. Buryanov A., Lykhodii V., Ieshchenko V. “Vіsnik NTUU “KPІ”. Mashinobuduvannja. [Bulletin of NTU "KPI". engineering] 2013, Vol. 67, pp. 61-67.

Copyright certificate:komp'juterna programa dlja analіzu rozshifrovki ta kіl'kіsnogo predstavlennja velichin okljuzіjnih navantazhen' na okljuzіogramah, vіdobrazhenih na poljah tisku vimіrjuval'noї plіvki fuji prescale pressure messuring system (fuji photo film co., ltd., tokyo, japan). V.O. Ieshchenko, M.G. Krishhuk, P.V. Leonenko, G.P. Leonenko. A.s. 49228 Ukraїna. No 49485; date of entry. 14.03.2012; registered.18.05.2012.

Leonenko P., Ieshchenko V. Vіsnik Nacіonal'nogo tehnіchnogo unіversitetu Ukraїni «Kiїvs'kij polіtehnіchnij іnstitut». Serіja mashinobuduvannja. [Proceedings of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute". A series of engineering] 2012, No 65, pp. 105-109.


GOST Style Citations


1. Мандзюк Т. Огляд проблеми комп’ютерного моделювання біомеханічних систем у стоматології. / Т. Мандзюк, В. Вовк // – Вісник Львів, УН-ТУ, – 2008, вип. 14. С.105-122.


2. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике / О.С. Зенкевич. – М.: Мир, 1975. – 543с.


3. Coker E.G. A Treatise on Photoelasticity. / E.G. Coker, c. // Hardcover – January 1, 1957.


4. А. Д. Шварц. Биомеханика и окклюзия зубов. / Монография. 1994.


5. Kazemi M. Recent Advances in Computational Mechanics of the Human Knee Joint. / M.Kazemi,Y.Dabiri, L.P.Li. // Computational and Mathematical Methods in Medicine. Vol. 2013.


6. Маланчук В.О., Імітаційне комп’ютерне моделювання в щелепно-лицевій хірургії. / В.О. Маланчук, М.Г. Крищук, А.В. Копчак. // – К.: Видавничий дім «Асканія», 2013. 231с..


7. Korioth T.W.P. Modeling the mechanical behavior of the jaws and their related structures by finite element (FE) analysis./T.W.P. Korioth, A. Versluis. // – Critical Reviews in Oral Biology & Medicine. № 8(1), 1997 р., С. 90-104.


8. Chun-Li Lin. Biomechanical interactions in tooth–implant-supported fixed partial dentures with variations in the number of splinted teeth and connector type: a finite element analysis. / Chun-Li Lin, Jen-Chyan Wang, Wen-Jen Chang. // – Clin. Oral Impl. Res. 19, 2008 p., C. 107–117.


9. Бушманов А.В.. Проектирование фиксирующих устройств в травматологии на основе CAD/CAE/CAM-технологий. /Медицинская информатика. 2008, №1(15), С. 74-80.


10. Stańczyk, M. Thermal Problems in Biomechanics: From Soft Tissues to Orthopaedics / M. Stańczyk, J.J. Telega // Russian Journal of Biomechanics. – 2001. – Vol. 5, No. 4. – P. 30-75.


11. Кирюхин В.Ю., Задачи управления напряжениями в актуальных проблемах биомеханики. / В.Ю. Кирюхин, Ю.И. Няшин // Российский журнал биомеханики, 2005, том 9, № 4: 9-27.


12. Kayabasі O. Static, dynamic and fatigue behaviors of dental implant using finite element method. / Oguz Kayabasі, Emir Yuzbasıoglu, Fehmi Erzincanl // – Advances in Engineering Software. –2006, No. 37, С. 649–658


13. Крищук М.Г. Оцінка адекватності імітаційної моделі напружено-деформованого стану сегмента кінцівки з фіксацією перелому стержневим апаратом зовнішньої фіксації. / М.Г. Крищук, М.С. Шидловський, А.М. Лакша, В.О. Єщенко // Вісник НТУУ КПІ "Машинобудування", 2011 р. випуск 61 с.76-80.


14. Dorow C. Finite element simulation of in vivo tooth mobility in comparison with experimental results. / C. Dorow, J. Schneider, Franz G. Sander. //


15. Kawarizadeh A. Experimental and numerical determination of initial tooth mobility and material properties of the periodontal ligament in rat molar specimens. / A. Kawarizadeh, C. Bourauel, A. Jager. // – European Journal of Orthodontics. 2003, № 25, С.569–57.


16. Proos Kaarel A. Influence of Core Thickness on a Restored Crown of a First Premolar Using Finite Element Analysis./ Kaarel A. Proos, Michael V. Swain, Jim Ironside, Grant P. Steven // – The International Journal of Prosthodontics. – 2003, Vol 16, № 5, C. 474-480.


17. Schwartz-Dabney C.L. Variations in Cortical Material Properties Throughout the Human Dentate Mandible. / C.L. Schwartz- Dabney, P.C. Dechow // – American journal of physical anthropology. – 2003, C. 252–277.


18. http://uk.wikipedia.org/wiki/Закон_Амонтона_—_Кулона


19. Маланчук В.О. Імітаційне комп’ютерне моделювання в щелепно-лицевій хірургії. / В.О. Маланчук, М.Г. Крищук, А.В. Копчак. // – К.: Видавничий дім «Асканія», 2013. C. 169-174.


20. http://www.fujifilm.com/products/prescale/


21. Kryshchuk N.G. Computer modelling of patellar instability in association with trochea dysplasia. / Kryshchuk N.G. Buryanov A., Lykhodii V., Ieshchenko V.O. // “Вісник НТУУ “КПІ”. Машинобудування, 2013, вип. 67, C. 61-67.


22. Авторське свідотство: компьютерна програма для аналізу розшифровки та кількісного представлення величин оклюзійних навантажень на оклюзіограмах, відображених на полях тиску вимірювальної плівки fuji prescale pressure messuring system (fuji photo film co., ltd., tokyo, japan). В.О. Єщенко, М.Г. Крищук, П.В. Леоненко, Г.П. Леоненко. А.с. 49228 Україна. - № 49485; заявл. 14.03.2012; зареєстр.18.05.2012.


23. Леоненко П.В. Скінчено-елементний аналіз імітаційної трьохвимірної моделі біомеханічної системи «кісткова тканина - дентальний імплантат – супраконструкція». / П.В. Леоненко, В.О. Єщенко. // – Вісник Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут». Серія машинобудування. – 2012. - №65. – C. 105-109.





DOI: http://dx.doi.org/10.20535/2305-9001.2013.68.33984

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2017 Mechanics and Advanced Technologies