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Modelagem tridimensional em elementos finitos, validação e análise de tensões e deformações devido ao impacto em coluna vertebral humana

Processo: 14/26366-4
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2015
Vigência (Término): 30 de novembro de 2015
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Mecânica dos Sólidos
Convênio/Acordo: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Pesquisador responsável:Edson Antonio Capello Sousa
Beneficiário:Bruno Agostinho Hernandez
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
Assunto(s):Coluna vertebral   Bioengenharia

Resumo

As pesquisas em Bioengenharia têm apresentado um significante crescimento nos últimos anos, principalmente nos estudos do comportamento biomecânico de colunas vertebrais. Uma das situações mais críticas para a coluna vertebral humana é quando esta é solicitada por ação de um impacto. O impacto faz com que altas tensões surjam e que fraturas ocorram. Assim, estudar o comportamento dinâmico de colunas vertebrais sujeitas a estas condições é essencial para o entendimento do fenômeno e para a proposição de novas metodologias e técnicas para o tratamento clínico. Entretanto, um estudo clínico, experimental ou analítico das tensões neste tipo de conjunto é muitas vezes impraticável, devido à natureza biológica e as condições não lineares presentes. Em virtude disto, muitos pesquisadores têm utilizado o Método dos Elementos Finitos (MEF) para a realização destas pesquisas. Através deste método, pode-se avaliar situações não lineares (interações biomecânicas), com geometrias complexas e de difícil experimentação. Porém, no caso de aplicação em colunas, o desenvolvimento de um modelo que simule e preveja as condições de trabalho e seu comportamento mecânico é complexo, pois se trata de um sistema de vários componentes, com geometrias, materiais e funções mecânicas distintas. Então, para a melhoria das técnicas de modelagem e da qualidade dos estudos em Bioengenharia, melhores modelos computacionais devem ser gerados, estudados e validados. Quanto mais fidedigno o modelo, mais confiáveis serão os resultados gerados pelo método. Portanto, os objetivos deste trabalho são o de desenvolver um modelo tridimensional de Elementos Finitos de uma coluna vertebral humana contendo as vértebras de C1 a C5; o de validar este modelo a partir de resultados experimentais e, após isto, realizar análises com o modelo, estudando as deformações e as tensões causadas em uma situação de impacto. (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)
AGOSTINHO HERNANDEZ, BRUNO; GILL, HARINDERJIT S.; GHEDUZZI, SABINA. Properties of PMMA end cap holders affect FE stiffness predictions of vertebral specimens. PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART H-JOURNAL OF ENGINEERING IN MEDICINE, v. 235, n. 2, p. 245-252, FEB 2021. Citações Web of Science: 0.
AGOSTINHO HERNANDEZ, BRUNO; GILL, HARINDERJIT SINGH; GHEDUZZI, SABINA. A Novel Modelling Methodology Which Predicts the Structural Behaviour of Vertebral Bodies under Axial Impact Loading: A Finite Element and DIC Study. MATERIALS, v. 13, n. 19 OCT 2020. Citações Web of Science: 1.

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