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Modelagem do processo de fissuração em osso cortical através da técnica de fragmentação de malha de elementos finitos.

Barros, Marcos André Margalho De

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2020-02-04

Acesso online

  • Título:
    Modelagem do processo de fissuração em osso cortical através da técnica de fragmentação de malha de elementos finitos.
  • Autor: Barros, Marcos André Margalho De
  • Orientador: Júnior, Luís Antônio Guimarães Bitencourt
  • Assuntos: Técnica De Fragmentação De Malha; Osso Cortical; Microestrutura; Método Dos Elementos Finitos; Mecânica Do Dano; Mesh Fragmentation Technique; Finite Element Method; Microstructure; Damage Mechanics; Cortical Bone
  • Descrição: Neste trabalho, o processo de iniciação e propagação de fissuras na microestrutura do osso cortical é simulado usando o método dos elementos finitos aliado com a técnica de fragmentação de malhas. Desta forma, pares de elementos finitos triangulares com alta razão de aspecto (elementos cuja altura é muito menor que o comprimento da base) são inseridos para preencher os vazios deixados após o processo de separação dos elementos finitos triangulares convencionais e caracterizar as possíveis trajetórias de propagação de fissuras. A microestrutura do osso cortical é modelada como um material compósito de 4 fases: matriz intersticial, linha de cimento, ósteons e canal de Havers. A não linearidade material é representada pelo comportamento dos elementos com alta razão de aspecto através de um modelo constitutivo de dano conjugado, com propriedades mecânicas adequadas para representação de cada fase do compósito. A metodologia é empregada na análise numérica de 6 modelos com representações conceituais da microarquitetura do osso cortical e 1 modelo com microestrutura definida a partir de uma imagem fotográfica. Comportamento à tração e flexão são avaliados considerando a presença de um e múltiplos ósteons. Os resultados obtidos demonstraram que a técnica de fragmentação de malha é adequada para representar o processo de fissuração do osso cortical, com resultados compatíveis com os descritos na literatura, incluindo a influência das propriedades mecânicas da linha de cimento no processo de fissuração.
  • DOI: 10.11606/D.3.2020.tde-02072021-150350
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2020-02-04
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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