Simulação do comportamento mecânico de placas volares de aço inoxidável e da liga de titânio Ti-6Al-4V

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Masiero, Lucas Verdan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Stainless steel; Titanium alloy; Finite element method; Volar plate; Stiffness; Placas metálicas; Métodos de simulação; Aço inoxidável; Propriedades mecânicas; Ligas de titânio; Implantes artificiais; Ossos; Método dos elementos finitos; Placa Volar; Rigidez; ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA::MODELAGEM DE SISTEMAS BIOLOGICOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16823

As fraturas na região distal do rádio são as lesões mais frequentes do corpo humano. O tratamento destas fraturas por meio do uso de placas volares tem se popularizando nas últimas décadas. O presente trabalho busca estudar, via elementos finitos, o comportamento mecânico de um sistema composto por um rádio fraturado, uma placa volar (uma de aço inoxidável 316L e outra de liga Ti-6Al-4V) e parafusos de fixação, aplicando-se cargas compressivas e trativas. Para a obtenção da geometria do rádio, utilizou-se um arquivo STL (Stereolithography) de em um banco de dados, contendo a superfície externa do osso. A superfície interna foi gerada pelo offset da superfície externa. Cada uma das superfícies foi formada por áreas, que unidas geraram os volumes que vinham a formar as diferentes partes do osso. A placa volar foi definida por splines que ligavam os pontos chaves para formar o contorno do implante. Os parafusos foram representados por elementos de viga de 2,8 mm de diâmetro. Realizaram-se simulações de tração e compressão com a estrutura composta pelo rádio, pela placa volar e pelos parafusos de fixação, com cargas de no máximo 600 N. Entretanto, para o cálculo da rigidez foram consideradas cargas de até 300 N, seguindo as normas do ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, USA) e do NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health, USA). Houve uma diferença de 5,5% entre os modelos simulados. Ademais, notou-se uma considerável influência do material do implante e do tipo de carregamento imposto em relação à magnitude da rigidez do sistema. A placa de liga de titânio mostrou-se mais segura que a de aço inoxidável, devido ao fato de que a primeira não entrou no regime plástico de deformação. Além disso, ressalta-se para ambos os sistemas foram encontrados dois valores de rigidez (inicial e final), sendo que para a placa de titânio a rigidez final foi superior a rigidez da placa de aço inoxidável, sendo que para a rigidez inicial o oposto foi observado, já que para cargas acima de 300 N o aço inoxidável entrou no regime de deformação permanente.