ASTM F3334-19 تمرین استاندارد برای تجزیه و تحلیل اجزای محدود (FEA) اجزای تیبیال کل زانو ارتوپدی فلزی

در "عمل استاندارد ASTM F3334-19 برای تجزیه و تحلیل اجزا محدود (FEA) اجزای استخوان درشت نی کل ارتوپدی فلزی" که توسط انجمن تست و مواد آمریکا (ASTM) توسعه یافته است، کل ارتوپدی فلزی الزامات و ملاحظات برای شبیه سازی عددی اجزای تیبیای زانو شرح داده شده اند. این برنامه فقط برای تنش های کمتر از قدرت تسلیم همانطور که در گواهی مواد ذکر شده است معتبر است.

این نرم افزار شامل الزاماتی برای توسعه مدل های اجزای محدود مورد استفاده در ارزیابی طرح های ارتوپدی فلزی اجزای تیبیا کل زانو به منظور پیش بینی تنش ها و کرنش های ایمپلنت استاتیک است. این روش برای ارزیابی بدترین حالت یک سری از اندازه های مختلف ایمپلنت با طرح ایمپلنت یکسان برای کاهش بار آزمایش فیزیکی استفاده می شود. این استاندارد روش‌های توصیه‌شده برای انجام بررسی‌های مدل و اعتبارسنجی را به‌عنوان کمکی برای تعیین اینکه آیا آنالیز از دستورالعمل‌های توصیه‌شده پیروی می‌کند، ارائه می‌کند. در نهایت، محتوای پیشنهادی یک گزارش مهندسی که شبیه‌سازی مکانیکی را پوشش می‌دهد، ارائه می‌شود.

از نظر محدودیت‌ها، این کاربرد به تجزیه و تحلیل ساختاری استاتیکی اجزای کل تیبیای زانو ارتوپدی فلزی محدود می‌شود (به استثنای تخمین قدرت خستگی).

این استاندارد برای محاسبه تنش‌هایی که در قسمت تیبیای زانو دیده می‌شود، در هنگام بارگذاری همانطور که در اینجا توضیح داده شده است معتبر است. از این نرم افزار می توان برای تعیین بدترین اندازه برای یک ایمپلنت خاص استفاده کرد. هنگامی که تنش‌های محاسبه‌شده با استفاده از این روش تحلیل اجزا محدود با تنش‌های اندازه‌گیری شده در دو مکان روی سینی تیبیا با استفاده از تکنیک‌های اندازه‌گیری فشار فیزیکی انجام‌شده در آزمایشگاه مقایسه شد، تفاوت مشاهده‌شده در یک مکان منهای ۶.۸ درصد بود (شاخص‌های کرنش که تنش بالاتر را گزارش می‌کنند) و 6,8 درصد در محل دیگر (روش تحلیل المان محدود ولتاژ بالاتری را گزارش می دهد). این تفاوت باید هنگام تعیین اندازه(های) بدترین حالت برای طراحی ایمپلنت یکسان در نظر گرفته شود.

بارگذاری درون تنی طرح های سینی تیبیا به طور کلی با بارگذاری توضیح داده شده در این برنامه متفاوت است. با این حال، این نرم افزار به گونه ای طراحی شده است که امکان مقایسه بین عملکرد خستگی طراحی های مختلف اجزای تیبیا فلزی را هنگام آزمایش در شرایط مشابه فراهم می کند.

مدل های المان محدود بر اساس یک نمایش هندسی از دستگاه مورد بررسی است. جزئیات هندسی را می توان از نقشه ها، مدل های جامد، نقشه های اولیه یا هر منبع دیگری که برای توصیف هندسه مدل مناسب است، تهیه کرد. در ایجاد مدل اجزای محدود، جزئیات هندسی خاصی را می توان از هندسه ایمپلنت ارتوپدی که در مدل طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) نشان داده شده است حذف کرد، اگر مشخص شود که آنها به تجزیه و تحلیل مورد نظر بی ربط هستند. برای تعیین میزان ساده سازی هندسی باید از قضاوت مهندسی استفاده و توجیه شود.

در نظر گرفتن بدترین شرایط استرس برای ایمپلنت ارتوپدی شبیه سازی شده بسیار مناسب است. بدترین حالت باید با توجه به تمام ملاحظات مهندسی مرتبط، مانند هندسه و ابعاد اجزای تیبیا تعیین شود. اگر از تحلیل اجزا محدود برای تعیین بدترین حالت استفاده شود، ممکن است اندازه بدترین حالت مشخص نباشد. برای تعیین بدترین حالت ممکن است لازم باشد چندین بعد اجرا شود. اگر نتایج تجزیه و تحلیل اجزای محدود (FEA) به طور قطعی پیکربندی بدترین حالت را تعیین نکند، باید یک دلیل منطقی (به عنوان مثال تجزیه و تحلیل اضافی یا آزمایش فیزیکی) اضافه شود تا اندازه بدترین حالت را توجیه کند.

خواص مواد مورد نیاز به عنوان ورودی برای محاسبه کرنش و جابجایی در مدل تحلیل المان محدود الاستیک خطی، مدول الاستیسیته و نسبت پواسون است. این مقادیر را می توان از داده های گواهی مواد بدست آورد.

سازمان ما با کارکنان آموزش دیده و متخصص و تجهیزات فناورانه پیشرفته خود، در میان مطالعات متعدد آزمایش، اندازه گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی که برای مشاغل در بخش های مختلف ارائه می کند، "ASTM F3334-19 رویه استاندارد برای تجزیه و تحلیل اجزا محدود (FEA) ارتوپدی فلزی اجزای کل تیبیا زانو" همچنین خدمات تست تعریف شده در استاندارد را ارائه می دهد.