2_2023_s_8

Название статьи ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО МОДУЛЯ ЮНГА БИОКОМПОЗИТА КОСТЬ–ТИТАН, ОБРАЗОВАННОГО В РЕЗУЛЬТАТЕ ПОЛНОЙ ОСТЕОИНТЕГРАЦИИ ИМПЛАНТАТА
Авторы

А.В. НИКИТИН, старший преподаватель кафедры био- и наномеханики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Г.И. МИХАСЕВ, д-р физ.-мат наук, проф., заведующий кафедрой био- и наномеханики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

М.Г. БОТОГОВА, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры био- и наномеханики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике БИОМЕХАНИКА
Год 2023
Номер журнала 2(63)
Страницы 69–74
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 616.728:51
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2023-2-63-69-74
Аннотация Целью исследований является математическое моделирование титановой пористой структуры для оценки эффективного модуля Юнга до и после завершенного процесса остеоинтеграции. Предложена новая модель в виде трехмерного массива ячеек Гибсона–Эшби с жестким защемлением горизонтальных балок, покоящихся на упругом основании. Расчеты, выполненные на основе разработанной модели, сравниваются с известными моделями и литературными данными. Доказано предположение, что при заполнении полостей пористой матрицы титанового имплантата костной тканью в результате процесса остеоинтеграции значение эффективного модуля Юнга увеличивается пропорционально пористости образца.
Ключевые слова модель Гибсона–Эшби, пористый титан, эффективный модуль Юнга, балка на упругом основании
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Characterization of the deformation behavior of intermediate porosity interconnected Ti foams using micro-computed tomography and direct finite element modeling / R. Singh [et al.] // Acta Biomaterialia. — 2010. — Vol. 6, iss 6. — Pp. 2342–2351. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2009.11.032.
  2. Processing and Characterization of Porous Titanium for Orthopedic Implant Prepared by Argon-atmospheric Sintering and Arc Plasma Sintering / D. Annura [et al.] // Materials Research. — 2021. — Vol. 24, iss. 6. — DOI: https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2021-0122.
  3. Kumar, N. Physical and mechanical properties of powder-metallurgy-processed titanium alloys and composites: a comparative analysis / N. Kumar, A. Bharti // Metal Science and Heat Treatment. — 2022. — Vol. 64, iss. 5-6. — Pp. 245–251. — DOI: https://doi.org/10.1007/s11041-022-00794-x.
  4. Powder Metallurgy Processing and Mechanical Properties of Controlled Ti-24Nb-4Zr-8Sn Heterogeneous Microstructures / B. Fer [et al.] // Metals. — 2020. — Vol. 10, iss. 12. — DOI: https://doi.org/10.3390/met10121626.
  5. Effects of pore size and porosity on cytocompatibility and osteogenic differentiation of porous titanium / Yt. Yao [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. — 2021. — Vol. 32, iss. 6. — DOI: https://doi.org/ 10.1007/s10856-021-06548-0.
  6. Finite Element Analysis on Initial Crack Site of Porous Structure Fabricated by Electron Beam Additive Manufacturing / M.-H. Tsai [et al.] // Materials. — 2021. — Vol. 14, iss. 23. — DOI: https://doi.org/10.3390/ma14237467.
  7. Portela, C.M. Impact of node geometry on the effective stiffness of non-slender three-dimensional truss lattice architectures / C.M. Portela, J.R. Greer, D.M. Kochmann // Extrem. Mech. Lett. — 2018. — Vol. 22. — Pp. 138–148. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.eml.2018.06.004.
  8. Никитин, А.В. Определение механических характеристик биокомпозита кость–титан на основании данных компьютерной томографии и конечно-элементного моделирования / А.В. Ни-
    китин // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. — 2020. — № 2. — С. 79–85. — DOI: https://doi.org/10.33581/2520-6508-2020-2-79-85.
  9. Никитин, А.В. Оценка эффективного модуля Юнга пористого титана с открытыми порами на основе трехмерного массива ячеек Гибсона–Эшби / А.В. Никитин, Г.И. Михасев // Журнал Белорусского государственного университета. Математика. Информатика. — 2022. — № 1. — С. 75–82. — DOI: https://doi.org/10.33581/2520-6508-2022-1-75-82.
  10. Porous Titanium for Biomedical Applications: Evaluation of the Conventional Powder Metallurgy Frontier and Space-Holder Technique / S. Lascano [et al.] // Applied Sciences. — 2019. — Vol. 9, iss. 5. — DOI: https://doi.org/10.3390/app9050982.
  11. Uhlířová, T. Conductivity and Young’s modulus of porous metamaterials based on Gibson — Ashby cells / T. Uhlířová, W. Pabst // Scripta Materialia. — 2019. — Vol. 159. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.09.005.
  12. Михасев, Г.И. Локализованные колебания и волны в тонких оболочках. Асимптотические методы / Г.И. Михасев, П.Е. Товстик. — М.: Физматлит, 2009. — 291 с.
  13. Thelen, S. Mechanics Considerations for Microporous Titanium as an Orthopedic Implant Material / S. Thelen, F. Barthelat, L.C. Brinson // Journal of Biomedical Materials Research Part A. — 2004. — Vol. 69A, iss. 4. — Pp. 601–610. — DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.20100.
  14. Solid-state Foaming of Titanium by Superplastic Expansion of Argon-filled Pores / N.G. Davis [et al.] // Journal of Materials Research. — 2001. — Vol. 16, iss. 5. — DOI: https://doi.org/10.1557/JMR.2001.0210.