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

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Barros, Marcos André Margalho de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cortical bone; Damage mechanics; Finite Element Method; Mecânica do dano; Mesh fragmentation technique; Método dos Elementos Finitos; Microestrutura; Microstructure; Osso cortical; Técnica de fragmentação de malha
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-02072021-150350/

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.