[pt] OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA DE ENDOPRÓTESES FEMORAIS FEITAS DE POLÍMERO BIOCOMPATÍVEL

[en] TOPOLOGIC OPTIMIZATION OF FEMORAL ENDOPROSTHESIS MADE OF BIOCOMPATIBLE POLYMER

[pt] LUISA TEIXEIRA MARANHAO

[pt] METODO DO ELEMENTO FINITO

[pt] CARREGAMENTO

[pt] FEMUR

[pt] PROTESE

[pt] POLIMERO

[pt] OTIMIZACAO TOPOLOGICA

[pt] ANALISE ESTRUTURAL

[en] FINITE ELEMENT METHOD

[en] LOAD

[en] FEMUR

[en] PROSTHETICS

[en] POLYMER

[en] TOPOLOGY OPTIMIZATION

[en] STRUCTURAL ANALYSIS

[pt] Os biomateriais poliméricos desempenham diferentes funções dentro do setor médico, a depender de suas propriedades mecânicas e seus modos de degradação. No que diz respeito a próteses, seus tipos mais comumente utilizados são o polietileno de alta densidade (HDPE) e o polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), que apresentam diversas vantagens em relação a outros materiais e a outros tipos de polímeros. Neste projeto será realizada a otimização topológica de uma endoprótese de fêmur, feita de HDPE, utilizando o método dos elementos finitos no programa ANSYS 2020 R2 [1]. Para isso, será inicialmente realizada a análise linear estática de um corpo, com a geometria do osso da coxa, submetido a cargas e condições de contorno. A partir do estudo das solicitações mecânicas sofridas pelo fêmur durante atividades do dia a dia, será selecionado o caso de carregamento a ser utilizado para realizar as simulações. A peça resultante deverá atender aos critérios de resistência quando submetida às mesmas condições previamente definidas, mesmo após a redução do seu volume. Para avaliar o cumprimento desse objetivo, será realizada a validação do modelo, gerando novamente o módulo da análise estrutural estática, com as mesmas condições de contorno e de carga aplicadas inicialmente, e observando as novas respostas de tensão na estrutura otimizada.

[en] Polymeric biomaterials perform many different functions within the medical field, depending on their mechanical properties and the way they degrade. With regard to prostheses, the most commonly used types are the high density polyethylene (HDPE) and the ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), which present several advantages over other materials and other types of polymers. In this project, the topological optimization of a HDPE femur endoprostheses will be performed using the finite element method in ANSYS 2020 R2 [1]. To achieve that, the linear static analysis of a body, with the thigh bone geometry, subjected to loads and boundary conditions will be initially performed. From the study of mechanical stress suffered by the femur during day-to-day activities, it will be selected which loading case to be used for the simulations. The resulting part must must meet the resistance criteria when submitted to the same conditions previously defined, even after its volume reduction. To check the fulfillment of this objective, the model will be validated, generating the static structural analysis module again, with the same boundary and discharge conditions applied initially, and observing the new stress responses in the optimized structure.

IVAN FABIO MOTA DE MENEZES

2021-01-07

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51186@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=51186@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.51186