Analisis Karakteristik Fatigue pada Femoral Stem Total Arthoplasty Ti-6Al-4V Menggunakan Simulasi ANSYS

Rizqullah, Hafizh Baariq (2023) Analisis Karakteristik Fatigue pada Femoral Stem Total Arthoplasty Ti-6Al-4V Menggunakan Simulasi ANSYS. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111940000114_Undergradute_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2025. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Total Hip Arthoplasty (THA) adalah proses penggantian tulang sendi yang mengalami kerusakan akibat kecekalaan, benturan maupun penyakit dengan implan logam permanen. Meskipun THA telah menjadi prosedur bedah yang relatif aman dan efektif, namun kegagalan implan masih terjadi pada sebagian kecil pasien. Salah satu penyebab kegagalan implan adalah fatigue atau kelelahan material implan akibat beban berulang yang diterima selama bertahun-tahun. Geometri implan yang tepat dan kualitas material implan yang baik juga dapat membantu mengurangi risiko kegagalan fatigue pada implan THA. Oleh karena itu implant THA ini harus dapat digunakan dalam aktifitas sehari hari secara aman. Pada penelitian ini, dilakukan analisis karakteristik fatigue pada bagian femoral stem dari implan THA (Total Hip Arthroplasty) dengan menggunakan simulasi ANSYS, untuk dua jenis desain yaitu desain ras mongoloid dan desain ras Kaukasoid. Parameter simulasi fatigue mengacu pada standar ISO 7206-4 dan ISO 7206-6. Standar ISO 7206-4 bertujuan memastikan hip prosthesis memenuhi persyaratan keamanan pada bagian body stem dengan pembebanan 2300 N, dan bertahan setelah diuji lebih dari 5.000.000 siklus. Di sisi lain, standar ISO 7206-6 bertujuan memastikan bagian neck hip prosthesis memenuhi persyaratan keamanan dengan pembebanan 5340 N, dan bertahan setelah diuji lebih dari 10.000.000 siklus. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis Kaukasoid dengan standar ISO 7206-4 mengalami failure pada pengujian beban statis 2300N dengan tegangan yang terjadi sebesar 964,18 MPa karena telah melewati yield strength material sebesar 880 MPa, sehingga simulasi dinamis tidak dapat dilakukan. Sedangkan, jenis Kaukasoid dengan standar ISO 7206-6 dapat dilakukan simulasi dinamis dan mencapai nilai life lebih dari 10^(10 ) cycle. Di sisi lain, jenis Mongoloid pada standar ISO 7206-4 dapat dilanjutkan dengan simulasi dinamis karena tegangan yang terjadi masih dibawah yield strength material, namun nilai lifenya yaitu 10748 siklus, dimana standar pada ISO 7206-4 implan harus bertahan lebih dari 〖5×10〗^6 cycle. Pada standar ISO 7206-6, hasil simulasi statis menunjukkan dibawah yield strength material, dan hasil simulasi dinamis memiliki nilai life jauh di atas standar ketahanan, yaitu 10^10 cycle.
=================================================================================================================================
Total hip arthoplasty (THA) is the process of replacing joint bone that has been damaged by accident, impact or disease with a permanent metal implant. Although THA has become a relatively safe and effective surgical procedure, implant failure still occurs in a small percentage of patients. One of the causes of implant failure is fatigue of the implant material due to repetitive loads received over many years. Proper implant geometry and good implant material quality can also help reduce the risk of fatigue failure in THA implants. Therefore, THA implants must be able to be used in daily activities safely. In this study, the fatigue characteristics of the femoral stem of the THA (Total Hip Arthroplasty) implant were analyzed using ANSYS simulation, for two types of designs: mongoloid race design and Caucasoid race design. The fatigue simulation parameters refer to the ISO 7206-4 and ISO 7206-6 standards. The ISO 7206-4 standard aims to ensure the stem hip prosthesis meets the safety and durability requirements with 2300 N loading, and is expected to last after being tested for 5,000,000 cycles. On the other hand, the ISO 7206- 6 standard aims to ensure the neck hip prosthesis meets the safety and durability requirements with 5340 N loading, and is expected to survive after being tested 10,000,000 cycles. The results of the loading, conditions, and test cycles will be used to predict the life cycle fatigue of the implant. The results showed that the Caucasoid type with ISO 7206-4 standard failed in the 2300N static load test with a stress of 964.18 MPa because it had passed the material yield strength of 880 MPa, so dynamic simulation could not be carried out. Meanwhile, the Caucasoid type with ISO 7206-6 standard can be carried out dynamic simulation and achieve a life value of more than 1010

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Fatigue, ANSYS Static Structural, Hip Prosthesis, ISO 7206-6, ISO 7206-4, Umur Fatigue
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.38 Materials--Fatigue. T Technology > TS Manufactures > TS320 Steel--Metallurgy.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Hafizh Baariq Rizqullah
Date Deposited:	09 Aug 2023 01:43
Last Modified:	09 Aug 2023 01:43
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/103478

Actions (login required)

View Item