ASTM F2996-20 Standardowa praktyka analizy elementów skończonych (FEA) niemodułowych metalowych ortopedycznych trzpieni kości udowej

W „Standardowej praktyce ASTM F2996-20 dotyczącej analizy elementów skończonych (FEA) niemodułowych metalowych ortopedycznych trzpieni kości udowej” opracowanej przez Amerykańskie Towarzystwo Testowania i Materiałów (ASTM) stwierdza się, że niemodułowe, tj. nie- modułowe, Opisano wymagania dotyczące numerycznej symulacji metalowych ortopedycznych trzpieni biodrowych ograniczone do trzpieni monolitycznych z jedynie stożkowym połączeniem głowy kości udowej/czopucha. Niniejsza norma obowiązuje wyłącznie dla naprężeń poniżej granicy plastyczności podanej w certyfikacie materiałowym.

W niniejszym zgłoszeniu określono wymagania i rozważania dotyczące opracowywania modeli elementów skończonych do wykorzystania w ocenie niemodułowych metalowych projektów ortopedycznych trzpieni biodrowych w celu przewidywania statycznych naprężeń i odkształceń implantów. Procedurę tę można zastosować do oceny najgorszego przypadku w przypadku różnych rozmiarów tego samego projektu implantu, aby zmniejszyć obciążenie związane z badaniami fizycznymi. Podano zalecane procedury wykonywania kontroli i walidacji modeli, które pomagają określić, czy analiza jest zgodna z zalecanymi wytycznymi. Omówienie tego zastosowania ogranicza się do statycznej analizy strukturalnej niemodułowych metalowych ortopedycznych trzpieni biodrowych.

Niniejsza norma obowiązuje przy obliczaniu naprężeń występujących w trzpieniu kości udowej pod obciążeniem opisanym w normie ISO 7206-4. Metodę tę można zastosować do określenia najgorszego rozmiaru dla konkretnego implantu. Kiedy naprężenia obliczone za pomocą tej aplikacji porównano z naprężeniami zmierzonymi za pomocą technik pomiaru naprężeń fizycznych przeprowadzonych w dwóch laboratoriach przy użyciu dwóch różnych metod, wyniki były skorelowane w granicach 8 procent.

Tę metodę badawczą można zastosować do oszacowania wpływu zmiennych projektowych na naprężenie i odkształcenie metalowych trzpieni kości udowej w konfiguracji naśladującej tę opisaną w normie ISO 7206-4.

Modele elementów skończonych opierają się na reprezentacji geometrycznej rozważanego urządzenia. Szczegóły geometryczne można pozyskać z rysunków, modeli bryłowych, rysunków wstępnych lub dowolnego innego źródła odpowiedniego do opisu geometrii modelu. Podczas tworzenia modelu elementów skończonych niektóre szczegóły geometryczne mogą zostać pominięte w geometrii implantu ortopedycznego pokazanej w modelu projektowania wspomaganego komputerowo, jeżeli zostaną uznane za nieistotne dla zamierzonej analizy.

Najwłaściwsze jest uwzględnienie najgorszego przypadku naprężenia dla symulowanego implantu ortopedycznego. Najgorszy przypadek należy określić na podstawie wszystkich istotnych rozważań inżynieryjnych, takich jak geometria kadłuba, wymiary i przesunięcie główki statku. Jeśli do określenia najgorszego przypadku wykorzystana zostanie analiza elementów skończonych, wówczas przesunięcie główki w najgorszym przypadku może być nieznane. Aby to ustalić, może być konieczne wykonanie kilku wariantów przesunięcia głowicy.

Właściwości materiału wymagane jako dane wejściowe do modelu analizy elementów skończonych do obliczenia odkształcenia i przemieszczenia to moduł sprężystości i współczynnik Poissona. Wartości te można uzyskać z danych certyfikacyjnych materiałów. Ponieważ norma ISO 7206-4 działa pod kontrolą obciążenia, analizę elementów skończonych należy również przeprowadzać pod kontrolą obciążenia. Kiedy analiza elementów skończonych jest prowadzona pod kontrolą obciążenia, moduł sprężystości nie wpływa na obliczenia naprężeń w ramach teorii małych przemieszczeń, ale wpływa na przemieszczenie i odkształcenie. Wpływ współczynnika Poissona na obliczenia naprężeń jest znikomy.

Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen, które nasza organizacja zapewnia przedsiębiorstwom z różnych sektorów, dzięki przeszkolonemu i fachowemu personelowi oraz zaawansowanemu sprzętowi technologicznemu, „ASTM F2996-20 Standardowa praktyka analizy elementów skończonych (FEA) obiektów niemodułowych metalowe ortopedyczne trzpienie biodrowe i udowe” Świadczy także usługi badawcze określone w „normach”.