Análisis por elementos finitos de la influencia de los pares de contacto en prótesis de cadera

Chico Godoy, Cristian Geovanny
Pérez del Palomar Aldea, María Amaya (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2017
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Mec. de Medios Contínuos y Teor. de Estructuras

Máster Universitario en Ingeniería Mecánica

Resumen: El presente trabajo fin de máster se centra en el estudio del desgaste que se produce en los diferentes componentes de una prótesis de cadera a través de la utilización de un modelado en elementos finitos. Este trabajo se enfoca directamente en el desgaste que existe en la junta que conforma la cabeza femoral y el inserto. Se inicia con una recopilación de información acerca de estudios realizados a prótesis de caderas dentro de la Universidad de Zaragoza y en las diferentes fuentes bibliográficas, posteriormente se analiza los diferentes modelos de elementos finitos para seleccionar el más apropiado y que brinde diferentes facilidades de adaptación de parámetros y condiciones a las que se debe someter a una prótesis de cadera (ciclo de marcha normal) y que son necesarios para un estudio de este tipo. Seleccionado el modelo de elementos finitos se modifica y adapta las diferentes condiciones de contorno y parámetros para dar paso e iniciar con las diferentes simulaciones por medio de un software (Abaqus). Los diferentes casos de simulación se los realiza con el modelo de elementos finitos definido pero variando los diferentes pares de contacto, es decir, modificando los diferentes materiales y características mecánicas de los componentes de la junta mencionada que es objeto de este estudio. Realizadas las diferentes simulaciones de elementos finitos, se procede a la obtención de los resultados que genera el software, en donde los principales datos a estudiar son: las presiones de contacto (CPRESS), y las áreas de contacto (CAREA). Obtenidos los resultados se aplica modelos y cálculos matemáticos para la obtención del desgaste, en donde se calcula la profundidad de desgaste lineal que se genera en las superficies de contacto de los componentes de la prótesis a lo largo de un determinado número de ciclos de marcha normal de un ser humano luego de realizada una artroplastia total de cadera, además es posible obtener un desgaste volumétrico y másico promedio. Con los resultados obtenidos de los diferentes casos de estudio, es decir, con los resultados de desgaste de los diferentes pares de contacto se realiza una comparación y análisis de los mismos.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master