Lubrification par film comprimé de l’articulation fémoro-tibiale du genou humain

Abstract

La conception de prothèses articulaires efficaces et durables est basée sur une bonne connaissance du comportement tribologique et des performances des matériaux constituant ces prothèses et une meilleure modélisation du comportement rhéologique du fluide assurant la lubrification de l'articulation par effet d'écrasement. Le meilleur fluide lubrifiant est celui qui possède des caractéristiques physiques et rhéologiques très proches du fluide synovial dont le comportement est non Newtonien. Ce travail d’initiation à la recherche est une contribution à l’étude théorique et numérique de la lubrification fluide de l’articulation du genou. La configuration géométrique de l’articulation ou de la prothèse est constituée schématiquement de deux disques dont les faces sont parfaitement parallèles séparées soit par un troisième corps qui peut être soit un film fluide ou une matrice poreuse imbibée (mousse en polyuréthane). L’analyse des problèmes de lubrification HD, PHD, PEHD, et XPHD a été effectuée à une vitesse constante, ou une charge constante ou sinusoïdale imposée. Cette analyse montre que les effets non Newtonien dus à la présence des couples de contraintes ainsi que la poro-élasticité des disques permettent d’améliorer d’avantage les performances HD du système lubrifié à l’aide d’un fluide suspendant. De plus, il a été mis en évidence que le nouveau mode de lubrification XPHD est plus efficace que le mode traditionnel car il permet entre autres de concevoir des prothèses autolubrifiantes.