TAZ-PFC-2016-018


Modelado constitutivo mediante técnicas experimentales y numéricas del comportamiento mecánico de las arterias aorta y pulmonar

Corral Lou, Ana Victoria
Peña Baquedano, Estefanía (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2016
Ingeniería Mecánica department, Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras area

Ingeniero Industrial

Abstract: Una de las disciplinas más jóvenes de la ingeniería, que está creciendo y estableciéndose como uno de los polos de mayor desarrollo en este país, es la bioingeniería. Es un campo que conjuga aspectos médicos con ingenieriles pero que no sería posible sin la colaboración y experiencia de otras disciplinas como la biología, la física o las matemáticas. Se enfrenta a situaciones y problemas médicos mediante el diseño y la construcción de productos y tecnologías sanitarias como equipos médicos, prótesis, dispositivos médicos, dispositivos de diagnóstico (imagenología médica) y de terapia, etc. En el presente proyecto se desarrolla la caracterización del comportamiento mecánico de las arterias aorta y pulmonar mediante la elaboración y aplicación de una metodología numérico-experimental, para su aplicación posterior en otros trabajos de investigación enfocados en el diseño de dispositivos intravasculares como stents o balones. En el Instituto de Investigación Universitario en Ingeniería de Aragón de la Universidad de Zaragoza (I3A), junto con la directora del proyecto, se procedió a la extracción de muestras de arteria pulmonar y de arteria aorta (aorta ascendente), provenientes de seis corazones de cerdo. Como se trata en ambos casos de tejido anisótropo, ha sido necesaria su caracterización en las dos direcciones preferentes de anisotropía, circunferencial y longitudinal. Se les realizaron ensayos uniaxiales y biaxiales, tanto del conjunto como de cada una de las capas por separado, para la obtención de las propiedades mecánicas de los tejidos. Durante el proceso se realizaron fotos y distintas mediciones geométricas que ayudaron en el posterior procesado de datos. A partir de los ensayos se obtuvieron los datos brutos directamente de las máquinas, se postprocesaron haciendo un filtrado de aquellos que no eran significativos debidos al ruido u otros factores, y se calcularon las curvas de comportamiento tensión-deformación de las muestras. Además se obtuvieron las propiedades mecánicas gracias a que dichos ensayos tienen solución analítica. Con todas ellas, se calcularon medidas uniaxiales y biaxiales promedio para cada tipo de tejido, y se introdujeron en un software de elementos finitos, donde se procedió a la simulación de los ensayos aplicando el mismo protocolo de actuación seguido en el laboratorio. Con los resultados obtenidos en la parte computacional del proyecto se pudo comparar la distribución de tensión obtenida del modelo experimental (no uniforme) con la distribución teórica (uniforme) en lo zona central de las muestras, frente a dos situaciones distintas de condiciones de contorno. Finalmente se concluyó que la formulación universalmente aceptada para grandes deformaciones se ajusta más en el caso en el que las uniones permitan desplazamiento libre en las dos direcciones del plano, que en el caso en el que no esté permitido el desplazamiento en la dirección perpendicular.

Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera

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