ASTM F2996-20 Standardpraxis för finita elementanalys (FEA) av icke-modulära metalliska ortopediska höftlårbensstammar

I "ASTM F2996-20 Standard practice for finite element analysis (FEA) of non-modular metallic ortopedic hip femoral stamves" utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM), anges att icke-modulära, dvs. modulär, Krav för numerisk simulering av metalliska ortopediska höftstammar begränsade till monolitiska skaft med endast det avsmalnande gränssnittet mellan lårbenshuvudet/tappen beskrivs. Denna standard gäller endast för spänningar under den sträckgräns som anges i materialcertifikatet.

Denna applikation fastställer krav och överväganden för utvecklingen av finita elementmodeller som ska användas vid utvärdering av icke-modulära metalliska ortopediska höftstamkonstruktioner i syfte att förutsäga statiska implantatpåkänningar och -töjningar. Denna procedur kan användas för värsta tänkbara utvärdering inom en rad olika storlekar av samma implantatdesign för att minska den fysiska testbördan. Rekommenderade procedurer för att utföra modellkontroller och validering tillhandahålls för att avgöra om analysen följer rekommenderade riktlinjer. Denna applikation är begränsad i diskussionen till statisk strukturanalys av icke-modulära metalliska ortopediska höftstammar.

Denna standard är giltig för att beräkna spänningarna i lårbenets höftskaft vid belastning enligt beskrivningen i ISO 7206-4-standarden. Denna metod kan användas för att bestämma storleken i värsta fall för ett visst implantat. När de spänningar som beräknats med denna applikation jämfördes med spänningarna som uppmätts från fysiska spänningsmätningstekniker utförda i två laboratorier med två olika metoder, korrelerades resultaten inom 8 procent.

Denna testmetod kan användas för att uppskatta effekterna av designvariabler på spänningen och töjningen av metalliska höftbensstammar i en uppställning som efterliknar det som beskrivs i ISO 7206-4-standarden.

Finita elementmodeller är baserade på en geometrisk representation av den aktuella enheten. Geometriska detaljer kan hämtas från ritningar, solida modeller, preliminära ritningar eller någon annan källa som är lämplig för att beskriva modellens geometri. Vid skapandet av den finita elementmodellen kan vissa geometriska detaljer utelämnas från den ortopediska implantatgeometrin som visas i den datorstödda designmodellen om de bedöms vara irrelevanta för den avsedda analysen.

Det är mest lämpligt att överväga det värsta stresstillståndet för det simulerade ortopediska implantatet. Det värsta fallet bör bestämmas utifrån alla relevanta tekniska överväganden såsom skrovgeometri, dimensioner och huvudförskjutning. Om finita elementanalys används för att bestämma det värsta fallet, kan det värsta fallets huvudförskjutning vara okänd. Det kan vara nödvändigt att köra flera varianter av head offset för att fastställa detta.

De materialegenskaper som krävs som input till en finita elementanalysmodell för töjnings- och förskjutningsberäkning är elasticitetsmodul och Poissons förhållande. Dessa värden kan erhållas från materialcertifieringsdata. Eftersom ISO 7206-4-standarden körs under lastkontroll måste finita elementanalys också köras under lastkontroll. När finita elementanalys körs under lastkontroll påverkar inte elasticitetsmodulen spänningsberäkningar under teori om små förskjutningar, men den påverkar förskjutning och töjning. Effekten av Poissons kvot på spänningsberäkningar är försumbar.

Bland de många test-, mätnings-, analys- och utvärderingsstudier som vår organisation tillhandahåller för företag inom olika sektorer, med sin utbildade och expert personal och avancerad teknisk utrustning, "ASTM F2996-20 Standardpraxis för finita elementanalys (FEA) av icke-modulära metalliska ortopediska höftlårbensstammar" Den tillhandahåller också testtjänster som definieras i "standarden.