Elaboração de uma ferramenta computacional para modelagem de proteses e ossos atraves da proelasticidade acoplada
Marcio da Silva Moura
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP M865e
[A computacional tool for the modeling of prosthesis and bones using the poroelasticity theory]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
130p. : il.
Orientador: Renato Pavanello
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: o modelo poro elástico é aplicado na representação do comportamento físico de um meio contínuo composto por duas fases distintas, uma sólida e outra fluida. A fase sólida está envolta em um domínio fluídico saturado. A matéria fluida presente no sistema pode ser líquida, gasosa ou uma...
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Resumo: o modelo poro elástico é aplicado na representação do comportamento físico de um meio contínuo composto por duas fases distintas, uma sólida e outra fluida. A fase sólida está envolta em um domínio fluídico saturado. A matéria fluida presente no sistema pode ser líquida, gasosa ou uma mistura em função do meio a que se pretende estudar. Estruturas ósseas são um bom exemplo de material poroso, pois são constituídas de uma porção sólida, formada por uma estrutura calcificada e outra fluida, formada pelo sangue, gorduras e fluidos ósseos. Neste trabalho propõem-se elaborar uma ferramenta para simulação computacional da poroelasticidade aplicada em ossos, considerando solicitações estáticas e respostas transientes. Da mesma forma esta ferramenta permite a análise sobre próteses inseridas em ossos e sua interação elástica com uma estrutura poroelástica. O modelo utilizado é baseado no trabalho precursor de Maurice A. Biot, que submeteu uma porção de solo em água saturada a cargas de compressão, analisando suas respostas e o comportamento poroso do sistema. A ferramenta computacional foi desenvolvida em ambiente Fortran90. As análises foram realizadas em termos de tensão, deformação, deslocamentos e pressão e as condições submetidas
foram baseadas em situações de solicitação disponíveis na literatura. Os resultados proporcionaram o mapeamento das regiões sujeitas a tensões elevadas avaliando o comportamento da interface osso prótese. Esses estudos possibilitam um melhor entendimento do comportamento dinâmico da fase fluida do osso, permitindo que análises mais precisam próteses implantadas possam ser realizadas Ver menos
foram baseadas em situações de solicitação disponíveis na literatura. Os resultados proporcionaram o mapeamento das regiões sujeitas a tensões elevadas avaliando o comportamento da interface osso prótese. Esses estudos possibilitam um melhor entendimento do comportamento dinâmico da fase fluida do osso, permitindo que análises mais precisam próteses implantadas possam ser realizadas Ver menos
Abstract: The poroelastic model is applied in the representation of the physical behavior of a continuous medium composed by two separate phases: a solid phase and a fiuid one. The solid phase is wrapped in a fiuidic saturated dominium. The fiuid matter in the system may be liquid, gaseous or else a...
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Abstract: The poroelastic model is applied in the representation of the physical behavior of a continuous medium composed by two separate phases: a solid phase and a fiuid one. The solid phase is wrapped in a fiuidic saturated dominium. The fiuid matter in the system may be liquid, gaseous or else a mixture, depending on the medium one intends to study. Bones structures are a good example of a porous material because they comprise a calcified structure and another fiuid structure formed by blood, fat and bones fiuids. In this paper, it propose to develop a tool for computer simulation of poroelasticity applied to bones, considering static loads and transient responses. Likewise, this tool enables analysis of prostheses inserted in bones and their elastic interaction with a poroelastic structure. The model used is based on the early work of Maurice A. Biot, who submitted a portion of sDil in saturated water to compression loads and analyzed its responses and the porous behavior of the system. The computer tool was developed in Fortran90 environment. Analyses were conducted in terms of stress, strain, displacements and pressure. The boundary conditions submitted were based on situations of stress available in the literature. The results enabled to map areas that are subject to high stress 80 the behavior of the bone / prosthesis interface could be assessed. These studies provided a better understanding of the dynamic behavior of the fiuid phase of the bone so more precise analyses of implanted prostheses can be made
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Elaboração de uma ferramenta computacional para modelagem de proteses e ossos atraves da proelasticidade acoplada
Marcio da Silva Moura
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