ASTM F2996-20 Modüler Olmayan Metalik Ortopedik Kalça Femoral Saplarının Sonlu Eleman Analizi (FEA) için Standart Uygulama

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM F2996-20 Modüler olmayan metalik ortopedik kalça femoral saplarının sonlu eleman analizi (FEA) için standart uygulama” standardında, gerilim ve zorlanmaların tahmini için sonlu eleman analizi (FEA) tekniklerini kullanarak modüler olmayan yani sadece femoral baş / trunnion konik arayüzü olan monolitik gövdelerle sınırlı metalik ortopedik kalça gövdelerinin sayısal simülasyonu için gereklilikler açıklanmaktadır. Bu standart, sadece malzeme sertifikasında belirtildiği gibi akma dayanımının altındaki gerilimler için geçerlidir.

Bu uygulama, statik implant gerilim ve zorlanmalarının tahmini amacıyla modüler olmayan metalik ortopedik kalça gövde tasarımlarının değerlendirilmesinde kullanılacak sonlu eleman modellerinin geliştirilmesi için gereklilikleri ve hususları belirler. Bu prosedür, fiziksel test yükünü azaltmak için aynı implant tasarımının farklı boyutlarındaki bir dizi içinde en kötü durum değerlendirmesi için kullanılabilir. Analizin önerilen yönergeleri takip edip etmediğini belirlemeye yardımcı olmak için model kontrolleri ve doğrulaması gerçekleştirmek için önerilen prosedürler sağlanır. Bu uygulama, tartışmada modüler olmayan metalik ortopedik kalça gövdelerinin statik yapısal analiziyle sınırlıdır.

Bu standart, ISO 7206-4 standardında açıklanan şekilde yüklendiğinde femoral kalça sapında görülen gerilimlerin hesaplanması için geçerlidir. Bu yöntem, belirli bir implant için en kötü durum boyutunu belirlemek için kullanılabilir. Bu uygulama kullanılarak hesaplanan gerilimler, iki farklı yöntem kullanılarak iki laboratuvarda gerçekleştirilen fiziksel gerilim ölçme tekniklerinden ölçülen gerilimlerle karşılaştırıldığında, sonuçlar yüzde 8 dahilinde korelasyon göstermiştir.

Bu test yöntemi, ISO 7206-4 standardında açıklananı taklit eden bir kurulumda metalik kalça femoral saplarının gerilimi ve zorlanması üzerindeki tasarım değişkenlerinin etkilerini tahmin etmek için kullanılabilir.

Sonlu eleman modelleri, incelenen cihazın geometrik bir temsiline dayanır. Geometrik ayrıntıların kaynağı çizimlerden, katı modellerden, ön çizimlerden veya model geometrisini tanımlamaya uygun herhangi bir kaynaktan elde edilebilir. Sonlu eleman modelinin oluşturulmasında, bilgisayar destekli tasarım modelinde gösterilen ortopedik implant geometrisinden, amaçlanan analizle ilgili olmadıkları belirlenirse, belirli geometrik ayrıntılar çıkarılabilir.

Simüle edilen ortopedik implant için en kötü durum stres koşulunu dikkate almak en uygunudur. En kötü durum, gövde geometrisi, boyutlar ve baş ofseti gibi tüm ilgili mühendislik değerlendirmelerinden belirlenmelidir. En kötü durumu belirlemek için sonlu eleman analizi kullanılıyorsa, o zaman en kötü durum baş ofseti bilinmiyor olabilir. Bunu belirlemek için baş ofsetinin çeşitli varyantlarını çalıştırmak gerekebilir.

Bir sonlu eleman analizi modeline gerinim ve yer değiştirme hesaplaması için girdi olarak gereken malzeme özellikleri elastikiyet modülü ve poisson oranıdır. Bu değerler malzeme sertifikasyon verilerinden elde edilebilir. ISO 7206-4 standardı yük kontrolü altında çalıştırıldığı için, sonlu eleman analizinin de yük kontrolü altında çalıştırılması gerekir. Sonlu eleman analizi yük kontrolü altında çalıştırıldığında, elastikiyet modülü küçük yer değiştirme teorisi altındaki gerilim hesaplamalarını etkilemez ancak yer değiştirmeyi ve gerinimi etkiler. Poisson oranının gerilim hesaplamaları üzerindeki etkisi ihmal edilebilir düzeydedir.

Kuruluşumuz, çeşitli sektörlerdeki işletmeler için verdiği sayısız test, ölçüm, analiz ve değerlendirme çalışmaları arasında, eğitimli ve uzman bir kadro ve gelişmiş teknolojik donanımı ile, “ASTM F2996-20 Modüler olmayan metalik ortopedik kalça femoral saplarının sonlu eleman analizi (FEA) için standart uygulama” standardında tanımlanan test hizmetleri de vermektedir.