ASTM F2996-20 Štandardná prax pre analýzu konečných prvkov (FEA) nemodulárnych kovových ortopedických stehenných driek

V „štandardnom postupe ASTM F2996-20 pre analýzu konečných prvkov (FEA) nemodulárnych kovových ortopedických stehenných driek bedrového kĺbu“, ktorý vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), sa uvádza, že nemodulárne, t.j. modulárne, sú opísané požiadavky na numerickú simuláciu kovových ortopedických driekových driek obmedzených na monolitické drieky len so zúženým rozhraním hlavica femuru/čapu. Táto norma platí len pre napätia pod medzou klzu, ako je uvedené v materiálovom certifikáte.

Táto aplikácia stanovuje požiadavky a úvahy pre vývoj modelov konečných prvkov, ktoré sa majú použiť pri hodnotení nemodulárnych dizajnov kovových ortopedických driek bedrového drieku na účely predpovedania statických napätí a deformácií implantátov. Tento postup možno použiť na vyhodnotenie najhoršieho prípadu v rámci rozsahu rôznych veľkostí rovnakého dizajnu implantátu, aby sa znížila fyzická záťaž pri testovaní. Odporúčané postupy na vykonávanie kontrol a validácie modelu pomáhajú určiť, či sa analýza riadi odporúčanými usmerneniami. Táto aplikácia je v diskusii obmedzená na statickú štrukturálnu analýzu nemodulárnych kovových ortopedických bedrových driek.

Táto norma je platná pre výpočet napätí pozorovaných v drieku stehennej kosti pri zaťažení, ako je opísané v norme ISO 7206-4. Táto metóda sa môže použiť na určenie veľkosti v najhoršom prípade pre konkrétny implantát. Keď sa napätia vypočítané pomocou tejto aplikácie porovnali s napätiami nameranými z techník merania fyzického stresu vykonaných v dvoch laboratóriách s použitím dvoch rôznych metód, výsledky boli korelované v rámci 8 percent.

Táto testovacia metóda sa môže použiť na odhadnutie účinkov konštrukčných premenných na napätie a deformáciu kovových stehenných stehenných driekov v nastavení napodobňujúcom to, čo je opísané v norme ISO 7206-4.

Modely konečných prvkov sú založené na geometrickom znázornení uvažovaného zariadenia. Geometrické detaily možno získať z výkresov, objemových modelov, predbežných výkresov alebo akéhokoľvek iného zdroja vhodného na popis geometrie modelu. Pri vytváraní modelu konečných prvkov môžu byť určité geometrické detaily vynechané z geometrie ortopedického implantátu zobrazenej v modeli počítačom podporovaného návrhu, ak sa zistí, že sú pre zamýšľanú analýzu irelevantné.

Najvhodnejšie je zvážiť najhorší prípad záťažového stavu pre simulovaný ortopedický implantát. Najhorší prípad sa musí určiť zo všetkých relevantných technických úvah, ako je geometria trupu, rozmery a odsadenie hlavy. Ak sa na určenie najhoršieho prípadu použije analýza konečných prvkov, potom môže byť offset hlavy najhoršieho prípadu neznámy. Na určenie toho môže byť potrebné spustiť niekoľko variantov odsadenia hlavy.

Vlastnosti materiálu požadované ako vstup do modelu analýzy konečných prvkov na výpočet deformácie a posunu sú modul pružnosti a Poissonov pomer. Tieto hodnoty je možné získať z údajov certifikácie materiálov. Keďže norma ISO 7206-4 je spustená pod kontrolou záťaže, analýza konečných prvkov musí prebiehať aj pod kontrolou záťaže. Keď sa analýza konečných prvkov vykonáva pod kontrolou zaťaženia, modul pružnosti neovplyvňuje výpočty napätia podľa teórie malých posunov, ale ovplyvňuje posun a deformáciu. Vplyv Poissonovho pomeru na výpočty napätia je zanedbateľný.

Medzi početnými testovacími, meracími, analytickými a hodnotiacimi štúdiami, ktoré naša organizácia poskytuje podnikom v rôznych sektoroch, so svojím vyškoleným a odborným personálom a pokročilým technologickým vybavením, patrí „ASTM F2996-20 Štandardná prax pre analýzu konečných prvkov (FEA) nemodulárnych kovové ortopedické stehenné drieky“ Poskytuje tiež testovacie služby definované v norme „.