ASTM F3334-19 Стандартная практика анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических компонентов большеберцовой кости коленного сустава

В стандарте «ASTM F3334-19 Стандартная практика анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических компонентов коленного сустава большеберцовой кости», разработанном Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), металлические ортопедические тотальные требования и соображения по численному моделированию коленного сустава большеберцовой кости. описаны компоненты. Это приложение действительно только для напряжений ниже предела текучести, указанного в сертификате материала.

Это приложение включает требования к разработке моделей конечных элементов, используемых при оценке конструкций металлических ортопедических компонентов коленного сустава большеберцовой кости с целью прогнозирования статических напряжений и деформаций имплантатов. Эта процедура используется для оценки наихудшего случая серии имплантатов разных размеров одной и той же конструкции, чтобы снизить нагрузку на физические испытания. В этом стандарте представлены рекомендуемые процедуры для выполнения проверок и валидации моделей, помогающие определить, соответствует ли анализ рекомендуемым рекомендациям. Наконец, представлено предлагаемое содержание инженерного отчета, охватывающего механическое моделирование.

С точки зрения ограничений, это приложение ограничено статическим структурным анализом металлических ортопедических компонентов коленного сустава большеберцовой кости (исключает оценку усталостной прочности).

Этот стандарт действителен для расчета напряжений, наблюдаемых в большеберцовом компоненте колена при нагрузке, как описано здесь. Это приложение можно использовать для определения наихудшего размера конкретного имплантата. Когда напряжения, рассчитанные с помощью этого метода анализа методом конечных элементов, сравнивались с напряжениями, измеренными в двух местах большеберцовой ложки с использованием методов измерения физической деформации, выполненных в лаборатории, наблюдаемая разница составила минус 6,8 процента в одном месте (индикаторы деформации сообщают о более высоком напряжении). и 3,1 процента в другом месте (метод анализа конечных элементов показывает более высокое напряжение). Эту разницу следует принимать во внимание при определении наихудшего размера(ов) для одной и той же конструкции имплантата.

Загрузка конструкций лотков для большеберцовой кости in vivo обычно отличается от нагрузки, описанной в этой заявке. Однако это приложение предназначено для сравнения усталостных характеристик различных конструкций металлических компонентов большеберцовой кости при испытаниях в аналогичных условиях.

Модели конечных элементов основаны на геометрическом представлении рассматриваемого устройства. Геометрические детали могут быть получены из чертежей, твердотельных моделей, предварительных чертежей или любого другого источника, подходящего для описания геометрии модели. При создании модели методом конечных элементов некоторые геометрические детали могут быть удалены из геометрии ортопедического имплантата, показанной в модели автоматизированного проектирования (САПР), если будет установлено, что они не имеют отношения к предполагаемому анализу. Для определения степени геометрического упрощения следует использовать и обосновывать инженерное суждение.

Наиболее целесообразно рассмотреть наихудшее стрессовое состояние для моделируемого ортопедического имплантата. Наихудший случай следует определять с учетом всех соответствующих инженерных соображений, таких как геометрия и размеры большеберцового компонента. Если для определения наихудшего случая используется анализ методом конечных элементов, размер наихудшего случая может быть неизвестен. Возможно, потребуется провести несколько измерений, чтобы определить худший случай. Если результаты анализа методом конечных элементов (FEA) не позволяют окончательно определить конфигурацию наихудшего случая, необходимо добавить обоснование (например, дополнительный анализ или физические испытания) для обоснования размера наихудшего случая.

Свойства материала, необходимые в качестве входных данных для расчета деформации и смещения в линейной упругой модели анализа методом конечных элементов, — это модуль упругости и коэффициент Пуассона. Эти значения можно получить из данных сертификации материалов.

Наша организация, с ее обученным и опытным персоналом и передовым технологическим оборудованием, среди многочисленных исследований по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, которые она предоставляет предприятиям в различных секторах, «ASTM F3334-19 Стандартная практика анализа методом конечных элементов (FEA) металлических ортопедических изделий. тотальные компоненты коленного сустава и большеберцовой кости». Он также предоставляет услуги тестирования, определенные в стандарте.