ANALISA KEKUATAN MATERIAL PADA PROSTHESIS TOTAL KNEE JOINT REPLACEMENT

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR TM ANALISA KEKUATAN MATERIAL PADA PROSTHESIS TOTAL KNEE JOINT REPLACEMENT Disusun oleh : ADINDA DWI RISAFITRI NRP Dosen Pembimbing : Ir. YUSUF KAELANI, M.Sc.E 1

2 P E N D A H U L U A N LATAR BELAKANG Total knee joint replacement adalah penggantian sendi lutut dengan sendi buatan Semakin banyak orang yang tertarik melakukan knee joint replacement. Mengetahui pada bagian mana pada prosthesis yang mendapat tegangan besar 2

3 P E N D A H U L U A N PERUMUSAN MASALAH 1. Menganalisa tegangan kritis prosthesis 2. Menentukan sudut kritis dan tegangan kritis paling besar 3. Mengantisipasi perilaku berbahaya pada lutut manusia 3

4 P E N D A H U L U A N TUJUAN 1. Analisa distribusi tegangan pada femoral knee prosthesis 2. Mengkaji besarnya tegangan kritis yang dialami oleh femoral knee prosthesis 3. Menganalisa lokasi dari tegangan kritis yang terjadi 4

5 P E N D A H U L U A N Beban yang dipakai sebesar 3.7x BW Berat yang dipakai 75 kg. Cemented prosthesis. Quasi Statis. Material prosthesis adalah uniform. Efek temperatur diabaikan. Efek friction diabaikan. Geometry orang dewasa ±170cm. 5

6 DASAR TEORI 6

7 K N E E P R O S T H E S I S KERUSAKAN SENDI LUTUT OSTEOARTHRITIS windwire.com 7

8 K N E E P R O S T H E S I S (Lanjutan) KERUSAKAN SENDI LUTUT RHEUMATOID ARTHRITIS windwire.com 8

9 K N E E P R O S T H E S I S (Lanjutan) KERUSAKAN SENDI LUTUT POST-TRAUMA ARTHRITIS windwire.com 9

10 K N E E P R O S T H E S I S BAHAN STAINLEES STEEL 316L 10

11 K N E E P R O S T H E S I S Biomekanika sendi lutut 11

12 K N E E P R O S T H E S I S Kinetika sendi lutut Gaya gaya yang bekerja pada lutut. F BW = gaya berat, F P = gaya patellar, F Q = gaya quadriceps contraction, F PF = gaya pada joint patellofemoral. 12

13 K N E E P R O S T H E S I S Kegagalan pasca operasi Kehilangan gerakan Instabilitas Infeksi 13

14 KAJIAN TERDAHULU 14

15 K A J I A N T E R D A H U L U Rose F. Riemer, Tammy L. Haut Donahue, PhD, Kenton R. Kaufman, PhD 15

16 T E O R I K E G A G A L A N Maximum Distortion Energy Theory (DET) atau VONMISES U d = [ ( σ 1 σ 2 ) 2 + (σ 2 - σ 3 ) 2 + ( σ 3 σ 1 ) 2 ] 16

17 METODOLOGI 17

18 SOFTWARE YANG DIGUNAKAN M E T O D O L O G I AUTOCAD ANSYS 18

19 FLOWCHART PENELITIAN Mulai M E T O D O L O G I Mencari literatur Pemodelan pada Autocad Pemodelan pada ANSYS Simulasi tegangan pada ANSYS Analisa Tegangan Kesimpulan Selesai 19

20 (Lanjutan) M E T O D O L O G I Studi Literature Bahan Material Stailess Steel 316 L Tensile Stress (Mpa) 558 Yield Stress (Mpa) 290 Density (kg/m3) 7990 Modulus Elastisitas (Mpa) Poison Ratio

21 (Lanjutan) M E T O D O L O G I Studi Literature 21

22 (Lanjutan) M E T O D O L O G I Pemodelan Autocad Pemodelan Ansys 22

23 Flowchart ANSYS (Lanjutan) M E T O D O L O G I Mulai Masukkan material properties Meshing Pemberian constrain Input beban yang diberikan Solution Plot result Analisa hasil Selesai 23

24 (Lanjutan) M E T O D O L O G I Hasil Meshing Prosthesis Constrain Prosthesis Zero displacement Symmetry B.C 24

25 Input beban yang diberikan (Lanjutan) M E T O D O L O G I = 3.7 x 75 = kg x 10 m/s² = 2775 N θ cos θ sin θ F cos θ F sin θ FR

26 (Lanjutan) M E T O D O L O G I Contoh pemberian beban θ 26

27 ANALISA HASIL 27

28 H A S I L S I M U L A S I Hasil Simulasi SUDUT (º) TEGANGAN (MPa)

29 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 0 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 0 o dan displacement yang terjadi 29

30 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 20 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 20 o dan displacement yang terjadi 30

31 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 30 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 30 o dan displacement yang terjadi 31

32 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 45 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 45 o dan displacement yang terjadi 32

33 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 60 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 60 o dan displacement yang terjadi 33

34 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 70 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 70 o dan displacement yang terjadi 34

35 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 80 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 80 o dan displacement yang terjadi 35

36 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 90 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 90 o dan displacement yang terjadi 36

37 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 100 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 100 o dan displacement yang terjadi 37

38 A N A L I S A H A S I L Prosthesis dengan sudut 110 Distribusi Tegangan pada Prosthesis dengan sudut gerak 110 o dan displacement yang terjadi 38

39 A N A L I S A H A S I L Grafik Gabungan sudut vs tegangan SUDUT Vs TEGANGAN STAINLESS STEEL 39

40 KESIMPULAN 40

41 K E S I M P U L A N Tegangan yang terjadi pada Knee Prosthesis nilainya masih dibawah tegangan ijin dari material stainless steel 316 L Lokasi Tegangan kritis pada tiap sudut selalu terjadi pada Knee Prosthesis di daerah ujung area kontak. Dari simulasi gerak pada Program didapatkan nilai tegangan terbesar pada saat prosthesis bergerak dengan sudut 30 o. yaitu sebesar MPa 41

42 DAFTAR PUSTAKA Deutschman, Aaron D Machine Design Theory and Practice. New York: Macmillan Publishing Company. Jonathan Black,Ph.D. and John H. Dumbleton, Ph.D Clinical Biomechanics. New York, Edinburgh, London, Melbourne. Churchill Livingstone. Juvinall, Robert C Engineering Consideration of Stress, Strain and Strength. New York : McGraw Hill Book Company. Rose F. Riemer, Tammy L. Haut Donahue, PhD, Kenton R. Kaufman, PhD Tibiofemoral load distribution during gait of normal subjects. Michigan

43 SEKIAN TERIMA KASIH Mohon kritik dan saran demi kesempurnaan tugas akhir ini 43