ASTM F2996-20 Thực hành tiêu chuẩn để phân tích phần tử hữu hạn (FEA) của thân xương đùi chỉnh hình hông bằng kim loại không mô-đun

Trong “ASTM F2996-20 Tiêu chuẩn thực hành để phân tích phần tử hữu hạn (FEA) của thân xương đùi chỉnh hình bằng kim loại không mô-đun” do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) phát triển, có tuyên bố rằng không mô-đun, tức là không- mô-đun, Mô tả các yêu cầu đối với mô phỏng số của thân hông chỉnh hình bằng kim loại giới hạn ở thân nguyên khối chỉ có giao diện đầu xương đùi/thân côn. Tiêu chuẩn này chỉ có giá trị đối với ứng suất dưới giới hạn chảy như đã nêu trong chứng chỉ vật liệu.

Ứng dụng này thiết lập các yêu cầu và cân nhắc cho việc phát triển các mô hình phần tử hữu hạn được sử dụng để đánh giá các thiết kế thân khớp háng chỉnh hình bằng kim loại không mô-đun nhằm mục đích dự đoán ứng suất và biến dạng tĩnh của bộ cấy ghép. Quy trình này có thể được sử dụng để đánh giá trường hợp xấu nhất trong phạm vi các kích cỡ khác nhau của cùng một thiết kế bộ cấy nhằm giảm bớt gánh nặng kiểm tra vật lý. Các quy trình được đề xuất để thực hiện kiểm tra và xác nhận mô hình được cung cấp để giúp xác định xem phân tích có tuân theo các nguyên tắc được đề xuất hay không. Ứng dụng này được giới hạn trong cuộc thảo luận về phân tích cấu trúc tĩnh của thân hông chỉnh hình bằng kim loại không theo mô-đun.

Tiêu chuẩn này có giá trị để tính toán các ứng suất nhìn thấy ở thân xương đùi khi chịu tải như mô tả trong tiêu chuẩn ISO 7206-4. Phương pháp này có thể được sử dụng để xác định kích thước trong trường hợp xấu nhất đối với một bộ phận cấy ghép cụ thể. Khi các ứng suất được tính toán bằng ứng dụng này được so sánh với các ứng suất đo được từ các kỹ thuật đo ứng suất vật lý được thực hiện ở hai phòng thí nghiệm bằng hai phương pháp khác nhau, kết quả có mối tương quan trong khoảng 8%.

Phương pháp thử nghiệm này có thể được sử dụng để ước tính tác động của các biến số thiết kế lên ứng suất và sức căng của thân xương đùi bằng kim loại trong một thiết lập mô phỏng theo mô tả trong tiêu chuẩn ISO 7206-4.

Các mô hình phần tử hữu hạn dựa trên biểu diễn hình học của thiết bị đang được xem xét. Chi tiết hình học có thể được lấy từ các bản vẽ, mô hình khối, bản vẽ sơ bộ hoặc bất kỳ nguồn nào khác phù hợp để mô tả hình dạng mô hình. Khi tạo mô hình phần tử hữu hạn, một số chi tiết hình học nhất định có thể bị bỏ qua khỏi hình học cấy ghép chỉnh hình được hiển thị trong mô hình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính nếu chúng được xác định là không liên quan đến phân tích dự định.

Điều thích hợp nhất là xem xét tình trạng ứng suất trong trường hợp xấu nhất đối với bộ phận cấy ghép chỉnh hình mô phỏng. Trường hợp xấu nhất phải được xác định từ tất cả các cân nhắc kỹ thuật liên quan như hình dạng thân tàu, kích thước và độ lệch phần đầu. Nếu phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để xác định trường hợp xấu nhất thì độ lệch đầu của trường hợp xấu nhất có thể chưa được biết. Có thể cần phải chạy một số biến thể của độ lệch đầu để xác định điều này.

Các đặc tính vật liệu cần thiết làm đầu vào cho mô hình phân tích phần tử hữu hạn để tính toán biến dạng và chuyển vị là mô đun đàn hồi và tỷ lệ Poisson. Những giá trị này có thể được lấy từ dữ liệu chứng nhận vật liệu. Do tiêu chuẩn ISO 7206-4 được chạy dưới sự kiểm soát tải nên phân tích phần tử hữu hạn cũng phải được chạy dưới sự kiểm soát tải. Khi phân tích phần tử hữu hạn được thực hiện dưới sự kiểm soát tải trọng, mô đun đàn hồi không ảnh hưởng đến tính toán ứng suất theo lý thuyết chuyển vị nhỏ, nhưng nó ảnh hưởng đến chuyển vị và biến dạng. Ảnh hưởng của tỷ số Poisson đến tính toán điện áp là không đáng kể.

Trong số rất nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá mà tổ chức của chúng tôi cung cấp cho các doanh nghiệp trong các lĩnh vực khác nhau, với đội ngũ chuyên gia được đào tạo và thiết bị công nghệ tiên tiến, "ASTM F2996-20 Tiêu chuẩn thực hành để phân tích phần tử hữu hạn (FEA) của phi mô-đun thân xương đùi chỉnh hình bằng kim loại" Nó cũng cung cấp các dịch vụ xét nghiệm được xác định trong tiêu chuẩn ".