Desenvolvimento de uma metodologia para simular o comportamento mecânico a longo prazo de estruturas em polímeros biodegradáveis

• Processo: 16/03555-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
• Pesquisador responsável: André Ferreira Costa Vieira
• Beneficiário: André Ferreira Costa Vieira
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Pedro Yoshito Noritomi ; Volnei Tita
• Assunto(s): Polímeros biodegradáveis Hidrólise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: comportamento mecânico | degradação por hidrólise | modelos constitutivos | modelos de dano | Simulação | metodologia de simulação do comportamento mecânico de esturutras em polímeros biodegradáveis

Resumo

Os polímeros biodegradáveis são uma alternativa vantajosa para desenvolver novos conceitos regenerativos para dispositivos médicos implantáveis para reparação de tecidos moles, como ligamentos, cartilagens, pele, vasos sanguíneos, etc. Estes dispositivos biodegradaveis devem substituir temporariamente as funções biomecânicas, e transferi-las gradualmente para o neo-tecido formado sob a estrutura temporária enquanto o material vai degradando e, por fim, é totalmente erodido e assimilado pelo tecido hospedeiro. Idealmente, o dispositivo deveria degradar as propriedades mecânicas de forma compatível com o tempo de regeneração do tecido biológico. Contudo, o projeto e dimensionamento destes dispositivos carece ainda de ferramentas e métodos de previsão e simulação do comportamento mecânico durante a degradação hidrolítica. Diante deste contexto, o objetivo principal deste projeto de pesquisa é o desenvolvimento de metodologias capazes de simular o comportamento mecânico de dispositivos em polímeros biodegradáveis, durante os vários estágios de degradação. Assim, a convergência iterativa à solução ótima pode ser feita computacionalmente, através de modelos de material a serem implementados num programa de elementos finitos, como o ABAQUS®. Para cumprir o objetivo essencial do projeto, vamos recorrer a uma abordagem semelhante ao já feito em anteriores trabalhos do pesquisador responsável, que consiste em combinar modelos da cinética da hidrólise com modelos constitutivos. Estes modelos devem ser capazes de representar o comportamento mecânico viscoplástico dos materiais, uma vez que em serviço a estrutura temporária estará sujeita a cargas dinâmicas ou estáticas, em muitos casos superiores ao limite de escoamento. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

TAGUTI, MARCOS V. H.; FRANCOSO, ADRIANO; RIBEIRO, MARCELO L.; VIEIRA, ANDRE F. C.. Numerical approach to simulate the mechanical behavior of biodegradable structures considering degradation time and heterogeneous stress field. POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, v. 60, n. 7, APR 2020. (16/03555-1)