ASTM F3334-19 Štandardná prax pre analýzu konečných prvkov (FEA) kovových ortopedických totálnych komponentov holennej kosti kolena

V "štandardnom postupe ASTM F3334-19 pre analýzu konečných prvkov (FEA) kovových ortopedických totálnych tibiálnych komponentov kolena" vyvinutom Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM), kovové ortopedické celkové požiadavky a úvahy pre numerickú simuláciu komponentov holennej kosti kolena sú popísané. Táto aplikácia platí len pre napätia pod medzou klzu, ako je uvedené v materiálovom certifikáte.

Táto aplikácia zahŕňa požiadavky na vývoj modelov konečných prvkov používaných pri hodnotení návrhov kovových ortopedických totálnych tibiálnych komponentov kolena na účely predpovedania statických napätí a deformácií implantátov. Tento postup sa používa na vyhodnotenie najhoršieho prípadu série rôznych veľkostí implantátov rovnakého dizajnu implantátu, aby sa znížila fyzická záťaž pri testovaní. Táto norma poskytuje odporúčané postupy na vykonávanie modelových kontrol a validácie ako pomôcku pri určovaní, či sa analýza riadi odporúčanými usmerneniami. Nakoniec je prezentovaný navrhovaný obsah inžinierskej správy pokrývajúcej mechanickú simuláciu.

Z hľadiska obmedzení je táto aplikácia obmedzená na statickú štrukturálnu analýzu kovových ortopedických totálnych tibiálnych komponentov kolena (vylučuje odhad únavovej pevnosti).

Táto norma platí pre výpočet napätí pozorovaných v tibiálnom komponente kolena pri zaťažení, ako je tu opísané. Táto aplikácia môže byť použitá na určenie veľkosti najhoršieho prípadu pre konkrétny implantát. Keď sa napätia vypočítané pomocou tejto metódy analýzy konečných prvkov porovnali s napätiami nameranými na dvoch miestach na tibiálnej podložke pomocou techník merania fyzickej námahy vykonaných v laboratóriu, pozorovaný rozdiel bol mínus 6,8 percent na jednom mieste (indikátory napätia vykazujúce vyššie napätie) a 3,1 percenta na inom mieste (metóda analýzy konečných prvkov uvádza vyššie napätie). Tento rozdiel by sa mal brať do úvahy pri určovaní najhoršej veľkosti (veľkostí) pre rovnaký dizajn implantátu.

Nakladanie in vivo konštrukcií tibiálnej misky sa vo všeobecnosti líši od plnenia opísaného v tejto prihláške. Táto aplikácia je však navrhnutá tak, aby umožnila porovnanie medzi únavovým výkonom rôznych konštrukcií kovových tibiálnych komponentov pri testovaní za podobných podmienok.

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 je možné odstrániť určité geometrické detaily z geometrie ortopedického implantátu zobrazenej v modeli CAD (Computer-Aided Design), ak sa zistí, že sú pre zamýšľanú analýzu irelevantné. Na určenie rozsahu geometrického zjednodušenia by sa mal použiť a zdôvodniť technický úsudok.

Najvhodnejšie je zvážiť najhorší prípad záťažového stavu pre simulovaný ortopedický implantát. Najhorší prípad by sa mal určiť zo všetkých relevantných technických hľadísk, ako je geometria a rozmery tibiálneho komponentu. Ak sa na určenie najhoršieho prípadu použije analýza konečných prvkov, veľkosť najhoršieho prípadu nemusí byť známa. Na určenie najhoršieho prípadu môže byť potrebné vykonať niekoľko dimenzií. Ak výsledky analýzy konečných prvkov (FEA) neurčia s konečnou platnosťou konfiguráciu najhoršieho prípadu, musí sa pridať odôvodnenie (napr. dodatočná analýza alebo fyzikálne testovanie), aby sa zdôvodnila veľkosť najhoršieho prípadu.

Vlastnosti materiálu požadované ako vstup pre výpočet deformácie a posunu do lineárneho, elastického modelu analýzy konečných prvkov sú modul pružnosti a Poissonov pomer. Tieto hodnoty je možné získať z údajov certifikácie materiálov.

Naša organizácia so svojim vyškoleným a odborným personálom a pokročilým technologickým vybavením, medzi početnými testovacími, meracími, analytickými a hodnotiacimi štúdiami, ktoré poskytuje podnikom v rôznych sektoroch, „ASTM F3334-19 Štandardná prax pre analýzu konečných prvkov (FEA) kovových ortopedických totálne kolenné tibiálne komponenty“ Poskytuje aj testovacie služby definované v norme.