ASTM F3334-19 Стандартна практика за анализ с крайни елементи (FEA) на метални ортопедични цялостни коленни тибиални компоненти

В „Стандартна практика ASTM F3334-19 за анализ с крайни елементи (FEA) на метални ортопедични цялостни тибиални компоненти на коляното“, разработена от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), метални ортопедични цялостни изисквания и съображения за числена симулация на колянни тибиални компоненти са описани. Това приложение е валидно само за напрежения под границата на провлачване, както е посочено в сертификата за материала.

Това приложение включва изисквания за разработването на модели с крайни елементи, използвани при оценката на дизайна на метални ортопедични цялостни колянни тибиални компоненти с цел прогнозиране на статични напрежения и деформации на импланти. Тази процедура се използва за оценка на най-лошия случай на поредица от различни размери на импланти с еднакъв дизайн на импланти, за да се намали тежестта на физическото тестване. Този стандарт предоставя препоръчителни процедури за извършване на проверки и валидиране на модела като помощ за определяне дали анализът следва препоръчаните насоки. Накрая е представено предложеното съдържание на инженерен доклад, обхващащ механична симулация.

От гледна точка на ограниченията, това приложение е ограничено до статичен структурен анализ на метални ортопедични цялостни тибиални компоненти на коляното (изключва оценка на якостта на умора).

Този стандарт е валиден за изчисляване на напрежението, наблюдавано в тибиалния компонент на коляното при натоварване, както е описано тук. Това приложение може да се използва за определяне на най-лошия размер за конкретен имплант. Когато напреженията, изчислени с помощта на този метод за анализ на крайните елементи, бяха сравнени с напреженията, измерени на две места на тибиалната тава с помощта на техники за измерване на физическо напрежение, извършени в лаборатория, наблюдаваната разлика беше минус 6,8 процента на едно място (индикатори за напрежение, отчитащи по-високо напрежение) и 3,1 процента на другото място (методът за анализ на крайните елементи отчита по-високо напрежение). Тази разлика трябва да се вземе под внимание при определяне на най-лошия размер(и) за същия дизайн на импланта.

Зареждането in vivo на дизайни на тибиална тарелка обикновено се различава от натоварването, описано в това приложение. Въпреки това, това приложение е предназначено да позволи сравнения между характеристиките на умора на различни дизайни на метални тибиални компоненти, когато се изпитват при подобни условия.

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 премахнати от геометрията на ортопедичния имплант, показана в модела за компютърно проектиране (CAD), ако се установи, че не са от значение за предвидения анализ. Трябва да се използва и обоснове инженерна преценка, за да се определи степента на геометрично опростяване.

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 геометрията и размерите на тибиалния компонент. Ако се използва анализ на крайните елементи за определяне на най-лошия случай, размерът на най-лошия случай може да не е известен. Може да е необходимо да се изпълнят няколко измерения, за да се определи най-лошият случай. Ако резултатите от анализа на крайните елементи (FEA) не определят окончателно конфигурацията за най-лошия случай, трябва да се добави обосновка (напр. допълнителен анализ или физическо изпитване), за да се оправдае размерът за най-лошия случай.

Свойствата на материала, изисквани като вход за изчисляване на деформация и изместване в линеен, еластичен модел за анализ на крайни елементи, са модулът на еластичност и коефициентът на Поасон. Тези стойности могат да бъдат получени от данните за сертифициране на материала.

Нашата организация, със своя обучен и експертен персонал и усъвършенствано технологично оборудване, сред многобройните проучвания за изпитване, измерване, анализ и оценка, които предоставя за бизнеса в различни сектори, „ASTM F3334-19 Стандартна практика за анализ с крайни елементи (FEA) на метални ортопедични общи тибиални компоненти на коляното" Той също така предоставя услуги за тестване, определени в стандарта.