ASTM F2996-20 Стандартна практика за анализ с крайни елементи (FEA) на немодулни метални ортопедични тазобедрени бедрени стебла

В „Стандартна практика ASTM F2996-20 за анализ с крайни елементи (FEA) на немодулни метални ортопедични тазобедрени бедрени стебла“, разработена от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), се посочва, че немодулните, т.е. модулен, Описани са изискванията за числено симулиране на метални ортопедични стебла на тазобедрената става, ограничени до монолитни стебла само със заострен интерфейс между бедрената глава и цапфата. Този стандарт е валиден само за напрежения под границата на провлачване, както е посочено в сертификата за материала.

Това приложение установява изисквания и съображения за разработването на модели с крайни елементи, които да се използват при оценяване на немодулни метални ортопедични конструкции на тазобедрената става с цел прогнозиране на статични напрежения и деформации на импланти. Тази процедура може да се използва за оценка на най-лошия случай в рамките на диапазон от различни размери на един и същ дизайн на импланта, за да се намали натоварването на физическото изпитване. Предоставени са препоръчителни процедури за извършване на проверки и валидиране на модела, за да се определи дали анализът следва препоръчаните указания. Това приложение е ограничено в дискусията до статичен структурен анализ на немодулни метални ортопедични стебла на тазобедрената става.

Този стандарт е валиден за изчисляване на напрежението, наблюдавано в стеблото на бедрената кост при натоварване, както е описано в стандарта ISO 7206-4. Този метод може да се използва за определяне на най-лошия размер за конкретен имплант. Когато напреженията, изчислени с помощта на това приложение, бяха сравнени с напреженията, измерени от техники за измерване на физическо напрежение, извършени в две лаборатории, използвайки два различни метода, резултатите бяха корелирани в рамките на 8 процента.

Този метод на изпитване може да се използва за оценка на ефектите от проектните променливи върху напрежението и деформацията на металните бедрени стебла на бедрената кост в настройка, която имитира описаната в стандарта ISO 7206-4.

Моделите с крайни елементи се основават на геометрично представяне на разглежданото устройство. Геометричните детайли могат да бъдат извлечени от чертежи, твърди модели, предварителни чертежи или всеки друг източник, подходящ за описание на геометрията на модела. При създаването на модела с крайни елементи някои геометрични детайли могат да бъдат пропуснати от геометрията на ортопедичния имплант, показана в модела за компютърно подпомагано проектиране, ако се установи, че не са от значение за предвидения анализ.

Най-подходящо е да се вземе предвид най-лошото състояние на стрес за симулирания ортопедичен имплант. Най-лошият случай трябва да се определи от всички съответни инженерни съображения като геометрия на корпуса, размери и изместване на главата. Ако анализът на крайните елементи се използва за определяне на най-лошия случай, тогава изместването на главата в най-лошия случай може да е неизвестно. Може да е необходимо да се изпълнят няколко варианта на изместване на главата, за да се определи това.

Свойствата на материала, изисквани като вход към модел за анализ на крайни елементи за изчисляване на деформация и изместване, са модул на еластичност и коефициент на Поасон. Тези стойности могат да бъдат получени от данните за сертифициране на материала. Тъй като стандартът ISO 7206-4 се изпълнява при контрол на натоварването, анализът на крайните елементи също трябва да се изпълнява при контрол на натоварването. Когато анализът на крайните елементи се изпълнява при контрол на натоварването, модулът на еластичност не влияе върху изчисленията на напрежението съгласно теорията на малките измествания, но влияе на изместването и напрежението. Ефектът на коефициента на Поасон върху изчисленията на напрежението е незначителен.

Сред многобройните проучвания за изпитване, измерване, анализ и оценка, които нашата организация предоставя за бизнеса в различни сектори, със своя обучен и експертен персонал и усъвършенствано технологично оборудване, „ASTM F2996-20 Стандартна практика за анализ на крайни елементи (FEA) на немодулни метални ортопедични стебла на тазобедрената кост" Той също така предоставя услуги за тестване, определени в "стандарта.