ASTM F3334-19 Pratique standard pour l'analyse par éléments finis (FEA) des composants tibiaux totaux orthopédiques métalliques du genou

Dans la « Pratique standard ASTM F3334-19 pour l'analyse par éléments finis (FEA) des composants tibiaux orthopédiques métalliques totaux du genou » développée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), exigences totales orthopédiques métalliques et considérations pour la simulation numérique des composants tibiaux du genou sont décrits. Cette application n'est valable que pour les contraintes inférieures à la limite d'élasticité spécifiée dans le certificat matériau.

Cette application comprend des exigences pour le développement de modèles d'éléments finis utilisés dans l'évaluation de conceptions de composants tibiaux orthopédiques métalliques pour le genou total dans le but de prédire les contraintes et les déformations statiques des implants. Cette procédure est utilisée pour l'évaluation du pire cas d'une série de tailles d'implants différentes de la même conception d'implant afin de réduire la charge de tests physiques. Cette norme fournit des procédures recommandées pour effectuer des vérifications et des validations de modèles afin d'aider à déterminer si l'analyse suit les directives recommandées. Enfin, le contenu suggéré d'un rapport d'ingénierie couvrant la simulation mécanique est présenté.

En termes de limitations, cette application se limite à l’analyse structurelle statique des composants tibiaux orthopédiques métalliques du genou total (exclut l’estimation de la résistance à la fatigue).

Cette norme est valable pour calculer les contraintes observées dans le composant tibial d'un genou lorsqu'il est chargé comme décrit ici. Cette application peut être utilisée pour déterminer la taille la plus défavorable pour un implant particulier. Lorsque les contraintes calculées à l'aide de cette méthode d'analyse par éléments finis ont été comparées aux contraintes mesurées à deux endroits du plateau tibial à l'aide de techniques de mesure de déformation physique effectuées en laboratoire, la différence observée était de moins 6,8 pour cent à un endroit (les indicateurs de déformation signalent une contrainte plus élevée). et 3,1 pour cent à l’autre endroit (la méthode d’analyse par éléments finis signale une tension plus élevée). Cette différence doit être prise en compte lors de la détermination de la ou des tailles les plus défavorables pour la même conception d'implant.

Le chargement in vivo des modèles de plateaux tibiaux diffère généralement du chargement décrit dans cette demande. Cependant, cette application est conçue pour permettre des comparaisons entre les performances en fatigue de différentes conceptions de composants tibiaux métalliques lorsqu'elles sont testées dans des conditions similaires.

Les modèles par éléments finis sont basés sur une représentation géométrique du dispositif considéré. Les détails géométriques peuvent provenir de dessins, de modèles solides, de dessins préliminaires ou de toute autre source appropriée pour décrire la géométrie du modèle. Lors de la création du modèle par éléments finis, certains détails géométriques peuvent être supprimés de la géométrie de l'implant orthopédique présentée dans le modèle de conception assistée par ordinateur (CAO) s'il est déterminé qu'ils ne sont pas pertinents pour l'analyse prévue. Le jugement technique doit être utilisé et justifié pour déterminer l’étendue de la simplification géométrique.

Il est plus approprié de considérer les conditions de contrainte les plus défavorables pour l’implant orthopédique simulé. Le pire des cas doit être déterminé à partir de toutes les considérations techniques pertinentes, telles que la géométrie et les dimensions du composant tibial. Si l’analyse par éléments finis est utilisée pour déterminer le pire des cas, la taille du pire cas peut ne pas être connue. Il peut être nécessaire d'exécuter plusieurs dimensions pour déterminer le pire des cas. Si les résultats de l'analyse par éléments finis (FEA) ne déterminent pas définitivement la configuration la plus défavorable, une justification (par exemple, une analyse supplémentaire ou des tests physiques) doit être ajoutée pour justifier la taille la plus défavorable.

Les propriétés matérielles requises comme entrée pour le calcul de déformation et de déplacement dans un modèle d'analyse par éléments finis élastique et linéaire sont le module d'élasticité et le coefficient de Poisson. Ces valeurs peuvent être obtenues à partir des données de certification des matériaux.

Notre organisation, avec son personnel formé et expert et ses équipements technologiques de pointe, parmi les nombreuses études d'essais, de mesures, d'analyses et d'évaluation qu'elle propose aux entreprises de divers secteurs, "ASTM F3334-19 Standard Practice for finite element Analysis (FEA) of Metal Orthopaedic composants tibiaux totaux du genou" Elle fournit également des services de tests définis dans la norme.