Modelagem numérica e validação experimental do ensaio de fadiga da haste femoral de uma prótese de quadril
A artroplastia total de quadril (ATQ) é um procedimento cirúrgico que envolve a restauração da articulação coxofemoral por meio da instalação de uma prótese. Considerando a criticidade de uma aplicação como essa, é imprescindível que o comportamento mecânico dos constituintes da prótese de quadril s...
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2018-10-18 |
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A artroplastia total de quadril (ATQ) é um procedimento cirúrgico que envolve a restauração da articulação coxofemoral por meio da instalação de uma prótese. Considerando a criticidade de uma aplicação como essa, é imprescindível que o comportamento mecânico dos constituintes da prótese de quadril seja devidamente compreendido, promovendo uma previsão de sua resposta ante os carregamentos típicos de serviço. O processo de homologação de hastes femorais, no Brasil realizado junto à Agência Nacional de Vigilância Sanitária, envolve além de uma rígida caracterização do material empregado, a realização de ensaios de fadiga com o produto acabado, representando custos elevadíssimos para qualquer inovação de projeto no segmento. Nesse sentido, modelagem computacional e simulação numérica se apresentam como ferramentas potencialmente úteis na viabilização econômica de novas soluções. Baseado na norma ASTM F2996, o presente estudo propõe a validação de resultados obtidos mediante simulações via método dos elementos finitos, sob condições de contorno idênticas às estabelecidas pela norma ABNT NBR ISO 7206-4, a partir de ensaios de fadiga reais realizados em dois modelos comerciais de hastes femorais instrumentados com strain-gauges. Inferiu-se que o devido refinamento da malha em regiões com níveis críticos de deformações conduz a uma significativa redução da diferença entre as deformações reais medidas no ensaio e as obtidas pelo modelo numérico. Identificando-se, assim, condições nas quais tal modelo poderia ter suprido satisfatoriamente a necessidade de um ensaio mecânico. Dessa forma, seria possível reduzir tempo e custo associados a assuntos regulatórios envolvendo novos produtos no segmento de implantes ortopédicos. |
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Antonialli, Armando Ítalo Sette Moreno, Mariano Eduardo Silva, Gustavo Vinicius Ferreira |
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Artroplastia de reemplazo de cadera Material quirúrgico Operaciones quirúrgicas Prótesis de Cadera |
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A artroplastia total de quadril (ATQ) é um procedimento cirúrgico que envolve a restauração da articulação coxofemoral por meio da instalação de uma prótese. Considerando a criticidade de uma aplicação como essa, é imprescindível que o comportamento mecânico dos constituintes da prótese de quadril seja devidamente compreendido, promovendo uma previsão de sua resposta ante os carregamentos típicos de serviço. O processo de homologação de hastes femorais, no Brasil realizado junto à Agência Nacional de Vigilância Sanitária, envolve além de uma rígida caracterização do material empregado, a realização de ensaios de fadiga com o produto acabado, representando custos elevadíssimos para qualquer inovação de projeto no segmento. Nesse sentido, modelagem computacional e simulação numérica se apresentam como ferramentas potencialmente úteis na viabilização econômica de novas soluções. Baseado na norma ASTM F2996, o presente estudo propõe a validação de resultados obtidos mediante simulações via método dos elementos finitos, sob condições de contorno idênticas às estabelecidas pela norma ABNT NBR ISO 7206-4, a partir de ensaios de fadiga reais realizados em dois modelos comerciais de hastes femorais instrumentados com strain-gauges. Inferiu-se que o devido refinamento da malha em regiões com níveis críticos de deformações conduz a uma significativa redução da diferença entre as deformações reais medidas no ensaio e as obtidas pelo modelo numérico. Identificando-se, assim, condições nas quais tal modelo poderia ter suprido satisfatoriamente a necessidade de um ensaio mecânico. Dessa forma, seria possível reduzir tempo e custo associados a assuntos regulatórios envolvendo novos produtos no segmento de implantes ortopédicos. |
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