DYMAT 1991 - 3rd International Conference on Mechanical and Physical Behaviour of Materials under Dynamic Loading

J. Phys. IV France 01 (1991) C3-305-C3-310
DOI: 10.1051/jp4:1991343

INFLUENCE OF LOADING RATE ON ANISOTROPY OF COMPACT BONE

Y. TANABE¹, S. TANAKA¹, M. SAKAMOTO², T. HARA¹, H. TAKAHASHI³ and Y. KOGA<sup>3

1</sup>  Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Niigata University, Ikarashi 2-nocho, Niigata 950-21, Japan
²  Niigata Technical Junior College, Kamishin'ei-cho 5-13-7, Niigata 950-21, Japan
³  Department of Orthopedic Surgery, School of Medicine, Niigata University, Asahimachidori 1-bancho, Niigata 951, Japan

Résumé
Le comportement dynamique en compression d'os de fémur de bovin (os plexiforme) est étudié par la technique des barres de Hopkinson (S.H.P.B.). Une méthode est développée pour identifier les caractéristiques viscoélastiques de l'os à partir de la réponse transitoire fournie par les essais. Cette méthode et le problème transitoire associé sont rapidement présentés. La transformation de Laplace et un schéma d'itération de type "Gauss-Newton" sont utilisés. Le caractère anisotrope des propriétés viscoélastiques de l'os est ainsi mis en évidence. L'influence de la vitesse de chargement sur l'anisotropie du module élastique de l'os est étudiée en comparant les résultats des essais dynamiques aux résultats d'essais quasi-statiques et de mesures par méthode ultrasosnore réalisés dans une précédente étude.

Abstract
Impact compression experiments for bovine femoral compact bone (plexiform bone) are performed using the split-Hopkinson pressure-bar (SHPB) technique. A method is developed for the identification of the viscoelastic characteristics of the bone using transient response information arising from the SHPB tests. The solution procedures of the identification problem and that of the associated stress wave propagation problem are briefly shown. They are accomplished by means of application of the method of the Laplace transformation and a Gauss-Newton iterative scheme. The orientational dependence of the viscoelastic properties of the bone is examined using the method established, and the influence of loading rate on the orientational dependence of the elastic modulus of the bone is investigated by comparing the results of the impact compression experiments by the SHPB with those of quasi-static compression experiments and ultrasonic measurements obtained in our previous study.

© EDP Sciences 1991