Publicación: Desarrollo de un modelo numérico para evaluación sobre los efectos de porosidad en el fémur proximal
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2022
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Editor
['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica']
Resumen
En el desarrollo de modelos numéricos que son aplicados para evaluar los huesos humanos, como un componente estructural hasta el día de hoy, se han superado las condiciones de linealidad, isotropía y continuidad, que dictan en contextos la Mecánica de Materiales para simplificar los casos de estudio y obtener soluciones. Sin embargo, existe una condición que aún se debe de superar, la homogeneidad del componente. En el presente trabajo se desarrolla un modelo numérico del fémur proximal introduciendo porosidad existente en el sistema. Se realizan la evaluación mediante el Método del Elemento Finito para determinar el efecto de la porosidad en el modelo numérico. El biomodelo es generado a partir de un estudio tomográfico y está constituido por dos tipos de tejido óseo; hueso cortical y el hueso trabecular. Los análisis realizados simulan la carga que soporta un fémur cuando una persona se encuentra en bipedestación. Estas cargas provocan diversos efectos internos. Sin embargo, el comportamiento mecánico del hueso cambia debido al nivel de porosidad. Para observar las diferencias se presentan los esfuerzos y deformaciones unitarios de un caso sin porosidad y otro caso con porosidad.
In the development of numerical models that are applied to evaluate human bones, as a structural component to this day, the conditions of linearity, isotropy, and continuity have been overcome, which dictate in Mechanics of Materials contexts to simplify the cases of study and get solutions. However, a condition that must still be overcome is the homogeneity of the component. In the present work, a numerical model of the proximal femur is developed by introducing existing porosity in the system. The evaluation is carried out using the Finite Element Method to determine the effect of porosity in the numerical model. The biomodel is generated from a tomographic study and is made up of two types of bone tissue; cortical bone and trabecular bone. The analyses were carried out to simulate the load a femur supports when a person is standing. These charges cause various internal effects. However, the mechanical behavior of the bone changes due to the level of porosity. The stress and strain of a case without porosity and another with porosity are presented to observe the differences.
In the development of numerical models that are applied to evaluate human bones, as a structural component to this day, the conditions of linearity, isotropy, and continuity have been overcome, which dictate in Mechanics of Materials contexts to simplify the cases of study and get solutions. However, a condition that must still be overcome is the homogeneity of the component. In the present work, a numerical model of the proximal femur is developed by introducing existing porosity in the system. The evaluation is carried out using the Finite Element Method to determine the effect of porosity in the numerical model. The biomodel is generated from a tomographic study and is made up of two types of bone tissue; cortical bone and trabecular bone. The analyses were carried out to simulate the load a femur supports when a person is standing. These charges cause various internal effects. However, the mechanical behavior of the bone changes due to the level of porosity. The stress and strain of a case without porosity and another with porosity are presented to observe the differences.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Fémur proximal, Simulación numérica, Porosidad, Método de Elemento Finito
Citación
Centro
E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica