ASTM F3161-16 Стандартный метод испытаний для анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических компонентов тотального коленного сустава бедренной кости в условиях остановки

В стандарте «ASTM F3161-16 Стандартный метод испытаний для анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических компонентов коленного сустава бедренной кости в условиях смыкания», разработанном Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), методы анализа методом конечных элементов (FEA) используется для оценки напряжений и деформаций. Требования и соображения по численному моделированию металлических ортопедических цементированных и бесцементных тотальных компонентов коленного сустава бедренной кости. Этот стандарт применим только к напряжениям ниже предела текучести, указанного в сертификате материала.

Этот метод испытаний содержит требования к разработке моделей конечных элементов, используемых при оценке конструкций металлических ортопедических компонентов всего бедренного коленного сустава с целью прогнозирования статических напряжений и деформаций имплантатов. Эта процедура используется для оценки наихудшего случая в семействе размеров имплантатов, чтобы обеспечить эффективность объема физических испытаний, которые необходимо выполнить. Приводятся рекомендуемые процедуры выполнения проверок и валидации модели, которые помогают определить, соответствует ли анализ рекомендуемым рекомендациям. Наконец, представлено предлагаемое содержание инженерного отчета, охватывающего механическое моделирование.

Что касается ограничений, настоящий стандарт ограничивается статическим структурным анализом металлических ортопедических компонентов коленного сустава бедренной кости (исключает оценку усталостной прочности).

Конечно-элементный анализ (КЭА) — это процесс прогнозирования поведения объекта на основе расчетов, выполненных с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Метод конечных элементов — это математический метод, а конечно-элементный анализ — это интерпретация результатов, полученных с помощью метода конечных элементов. Конечно-элементный анализ помогает инженерам принимать более обоснованные проектные решения, предоставляя информацию о сложных системах и конструкциях.

Метод конечных элементов использует математику для разбиения сложных систем на более мелкие и простые части или элементы. Затем, используя возможности компьютеров, он применяет дифференциальные уравнения к каждому элементу отдельно, разделяет, а затем решает инженерные задачи. Анализ методом конечных элементов лежит в основе многих программ моделирования. Он используется для безопасной, быстрой и экономичной проверки и тестирования проектов путем создания виртуальных моделей реальных активов. Эти модели используются для решения различных условий и сценариев в различных отраслях, особенно в тех, которые имеют сложную среду или среду высокого риска, например аэрокосмическую и биомеханику.

Имплантаты изготавливаются из металлических сплавов, керамического материала и прочных пластиковых деталей. При полной замене коленного сустава можно заменить до трех костных поверхностей:

• Нижний конец бедренной кости. Металлический бедренный компонент изгибается вокруг конца бедренной кости (бедренной кости). Он имеет бороздки, благодаря которым коленная чашечка может плавно перемещаться вверх и вниз по кости, когда колено сгибается и выпрямляется.
• Верхняя поверхность большеберцовой кости (берцовая кость). Большеберцовый компонент обычно представляет собой плоскую металлическую платформу с подушечкой из прочного и долговечного пластика, называемого полиэтиленом. Некоторые конструкции не имеют металлической части, а полиэтилен прикрепляется непосредственно к кости. Для дополнительной устойчивости металлическая часть компонента может иметь хвостовик, который входит в центр большеберцовой кости.
• Задняя поверхность надколенника. Компонент надколенника представляет собой кусок полиэтилена куполообразной формы, повторяющий форму надколенника (коленной чашечки). В некоторых случаях нет необходимости проводить шлифовку надколенника.

Компоненты спроектированы таким образом, чтобы металл всегда соприкасался с пластиком, что обеспечивает более плавное движение и меньший износ имплантата.

Среди многочисленных исследований, измерений, анализа и оценки, которые она проводит для предприятий в различных секторах, наша организация с ее обученным и опытным персоналом и передовым технологическим оборудованием разработала ASTM F3161-16 для анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических изделий. коленно-бедренные компоненты в условиях закрытия. Он также предоставляет услуги по тестированию, определенные в стандарте «стандартный метод испытаний».