ASTM F3334-19 Standardpraxis för finita elementanalys (FEA) av metalliska ortopediska totala knä tibiala komponenter

I "ASTM F3334-19 Standard praxis för finita elementanalys (FEA) av metalliska ortopediska totala knä tibiala komponenter" utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM), metallisk ortopedisk total Krav och överväganden för numerisk simulering av knä tibial komponenter beskrivs. Denna ansökan gäller endast för spänningar under den sträckgräns som anges i materialcertifikatet.

Denna applikation inkluderar krav för utveckling av finita elementmodeller som används vid utvärdering av metalliska ortopediska konstruktioner av totala knä tibiala komponenter i syfte att förutsäga statiska implantatpåkänningar och -töjningar. Denna procedur används för värsta tänkbara utvärdering av en serie olika implantatstorlekar av samma implantatdesign för att minska den fysiska testbördan. Denna standard tillhandahåller rekommenderade procedurer för att utföra modellkontroller och validering som en hjälp för att avgöra om analysen följer rekommenderade riktlinjer. Slutligen presenteras det föreslagna innehållet i en ingenjörsrapport som omfattar mekanisk simulering.

När det gäller begränsningar är denna applikation begränsad till statisk strukturell analys av metalliska ortopediska totala knä tibiala komponenter (exkluderar uppskattning av utmattningsstyrka).

Denna standard är giltig för att beräkna spänningarna i skenbenskomponenten av ett knä när det belastas enligt beskrivningen här. Denna applikation kan användas för att bestämma den värsta storleken för ett visst implantat. När spänningarna beräknade med hjälp av denna finita elementanalysmetod jämfördes med spänningarna som uppmätts på två ställen på tibiabrickan med hjälp av fysiska spänningsmätningstekniker utförda i ett laboratorium, var den observerade skillnaden minus 6,8 procent på en plats (töjningsindikatorer rapporterar högre spänning) och 3,1 procent på den andra platsen (finita elementanalysmetoden rapporterar en högre spänning). Denna skillnad bör beaktas när man bestämmer storleken/storlekarna i värsta fall för samma implantatdesign.

In-vivo-belastning av tibiatrågkonstruktioner skiljer sig i allmänhet från den belastning som beskrivs i denna ansökan. Emellertid är denna applikation utformad för att möjliggöra jämförelser mellan utmattningsprestandan hos olika metalliska tibiakomponentkonstruktioner när de testas under liknande förhållanden.

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 tas bort från den ortopediska implantatgeometrin som visas i modellen med datorstödd design (CAD) om de bedöms vara irrelevanta för den avsedda analysen. Teknisk bedömning bör användas och motiveras för att fastställa omfattningen av geometrisk förenkling.

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 tibialkomponentens geometri och dimensioner. Om finita elementanalys används för att bestämma det värsta fallet kanske storleken på det värsta fallet inte är känd. Det kan vara nödvändigt att köra flera dimensioner för att fastställa det värsta fallet. Om resultat från finita elementanalys (FEA) inte definitivt bestämmer konfigurationen av det värsta fallet, måste en motivering (t.ex. ytterligare analys eller fysisk testning) läggas till för att motivera storleken i värsta fall.

De materialegenskaper som krävs som indata för töjnings- och förskjutningsberäkning i en linjär, elastisk finita elementanalysmodell är elasticitetsmodulen och Poissons förhållande. Dessa värden kan erhållas från materialcertifieringsdata.

Vår organisation, med sin utbildade och sakkunniga personal och avancerade tekniska utrustning, bland de många test-, mätnings-, analys- och utvärderingsstudier den tillhandahåller för företag inom olika sektorer, "ASTM F3334-19 Standardpraxis för finita elementanalys (FEA) av metallisk ortopedisk totala knä skenbenskomponenter" Den tillhandahåller också testtjänster som definieras i standarden.