The Influence of Stress Frequency on the Fatigue Strength of Cortical Bone

Abstract

The fatigue strength of bovine cortical bone is shown to increase with stress frequency. An analytical model provides an excellent correlation of the data and indicates that the effect of stress frequency is a result of strain rate increasing with frequency.

Gamma Radiation Sterilization Reduces the High-cycle Fatigue Life of Allograft Bone

“…To our knowledge, this is the first time that sufficient high-cycle fatigue data have been collected to be able to model the fatigue life of irradiated human cortical bone at a physiologically relevant frequency level, loading conditions, and testing conditions (in PBS at 37°C). The comparison table indicates that the results from these data fill the gap in the existing literature (Table 2) [16,49,64]. The duty cycles experienced by bones of the lower limb (thus, presumably, an implanted allograft) can be estimated by the number of steps taken per day which ranges from less than 5000 (sedentary) to 12,500 (highly active) [67,68].…”

“…Finally, in this study all samples were tested at 30 Hz. Strain rate influences the fatigue life of cortical bone and it has been shown that at higher test frequencies fatigue life increases [48,49]. A substantial amount of bone fatigue data are obtained at frequencies which are greater than the expected in vivo stress frequencies (ie, 2-3 Hz) [20,38,53].…”

“…A substantial amount of bone fatigue data are obtained at frequencies which are greater than the expected in vivo stress frequencies (ie, 2-3 Hz) [20,38,53]. At less than 30 Hz, it has been observed that the effect of frequency on the fatigue life is negligible [48,49]. Therefore, data obtained at frequencies greater than 30 Hz would be expected to overestimate the functional fatigue life cycle of the samples.…”

Développement d’un modèle statistique de prédiction de la durée de vie du rachis lombaire, dépendant de la contrainte appliquée, de l’âge et de la densité osseuse

“…66 Le modèle de prédiction de la durée de vie pourra être amélioré, dans une étude ultérieure, en tenant compte d'autres facteurs, telles la fréquence des vibrations mécaniques, étant donné que les caractéristiques statiques (rigidité, résistance) et dynamiques (matériaux viscoélastiques) dépendent aussi de la fréquence de chargement (Lafferty, 1979 ;Bovenzi, 1998 ;Seidel, 1998 ;Thomas, 1999 ;Thomas, 2004 Hansson (1987), on constate une certaine cohérence entre les résultats. Cette étude justifie l'hypothèse que la densité osseuse et l'âge outre la contrainte appliquée ont un effet sur la fatigue du rachis.…”

“…Les propriétés mécaniques (Su, rigidité...) des vertèbres dépendent non seulement de la masse d'os (densité osseuse), mais également de la continuité du réseau trabéculaire, qui change avec l'âge (Silva, 1997 ;Mosekilde, 1993 ;Snyder, 1993 ;Goldstein, 1993 ;Ferguson, 2003). Des résultats cliniques (Parfitt, 1993) (Lafferty, 1979 ;Bovenzi, 1998 ;Seidel, 1998 ;Thomas, 1999 ;Thomas, 2004). La méthode des plans d'expériences exige l'indépendance entre les facteurs étudiés.…”