Adaptação mecânica do osso em torno de implantes ortopédicos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaO uso de próteses e implantes ortopédicos impõe alterações pronunciadas no estado de tensões/ deformações mecânicas do osso hospedeiro. Estas mudanças originam processos adaptativos pelos quais o tecido ósseo reconstrói sua microestrutura ao redor do implante metálico. A distribuição de densidades e as orientações trabeculares são adaptadas de acordo com a intensidade e a direcionalidade das forças externas, podendo resultar em perdas de massa óssea capazes de comprometer o desempenho continuado do implante. Atualmente, modelos teóricos da adaptação óssea utilizados conjuntamente com métodos computacionais de análise estrutural permitem predizer as alterações nas propriedades mecânicas do osso em resposta às cargas aplicadas. Estas aproximações possuem um forte potencial para revelar alterações na morfologia da estrutura trabecular em resposta à diferentes regimes de carregamento. Entretanto, para tornar estas simulações uma ferramenta efetiva na avaliação de projetos de protéses, faz-se necessário aprimorar a representação dos efeitos acoplados da mecânica da interafce osso-implante com as alterações das propriedades do osso durante o processo simulado. Esta tese se dedica à modelagem matemática dos processos de adaptação mecânica do osso em torno de implantes ortopédicos. Neste sentido, esforços são dirigidos para compreender os fenômenos biológicos envolvidos na adaptação e o papel que o ambiente mecânico desempenha na expressão destes. Devido à importância fundamental do comportamento da interface nas falhas de implantes, em sua forma final, o modelo adota descrições matemáticas distintas para os mecanismos adaptativos do tecido ósseo interfacial1 e do osso periprotético2. Ambas descrições são formuladas como procedimentos computacionais (algoritmos) e utilizadas em conjunção com o Método dos Elementos Finitos na simulação da evoluçã

Desenvolvimento teórico e análise numérica de uma plataforma de forças extensométrica com aplicação específica na impulsão para o salto em distância

Na realização de atividades físicas o corpo humano exerce forças contra o solo. Em atividades tais como correr e saltar as forças são exercidas através dos pés. Atualmente, sabe-se que estudos da magnitude e direção destas forças, e das maneiras de suas mudanças no tempo, fornecem valiosas informações sobre a performance alcançada no movimento, podendo indicar medidas corretivas que possam aprimorá-la. Na obtenção destas variáveis determinantes no desempenho do movimento utilizam-se instrumentos denominados plataformas de forças, capazes de medir a força de ação realizada sobre sua superfície de contato, e o respectivo momento, permitindo a determinação das três componentes ortogonais de força (Fx, Fy, Fz) e os momentos em torno dos três eixos ortogonais (Mx, My, Mz) simultaneamente. Este trabalho descreve o desenvolvimento teórico de uma plataforma de forças específica para aplicação na decolagem do salto em distância, bem como as alternativas de projeto geradas neste desenvolvimento. Foram buscadas soluções para a realização dos experimentos sob condições naturais de treinamento, visando a construção do instrumento e sua instalação na pista de saltos atléticos. Para isso é proposta a substituição da tábua de impulsão original pela plataforma de forças desenvolvida. Nas alternativas geradas foi utilizado o princípio extensométrico resistivo de medição de forças, que representa uma diminuição substancial no custo de manufatura estimado frente às unidades comercialmente avaliadas. Nestas alternativas, os sensores resistivos “strain gages” são localizados estrategicamente em estruturas metálicas que sustentam uma tampa de material composto com a função de superfície de contato Para a análise estrutural das alternativas estudadas foi utilizado o Método dos Elementos Finitos. Para comparar e escolher a melhor entre as diversas alternativas, foram propostos índices de desempenho. Ao final do trabalho são apresentadas conclusões sobre a metodologia empregada no estudo realizado e sobre o novo modelo de plataforma de forças desenvolvido

Desenvolvimento teórico e análise numérica de uma plataforma de forças extensométrica com aplicação específica na impulsão para o salto em distância

Na realização de atividades físicas o corpo humano exerce forças contra o solo. Em atividades tais como correr e saltar as forças são exercidas através dos pés. Atualmente, sabe-se que estudos da magnitude e direção destas forças, e das maneiras de suas mudanças no tempo, fornecem valiosas informações sobre a performance alcançada no movimento, podendo indicar medidas corretivas que possam aprimorá-la. Na obtenção destas variáveis determinantes no desempenho do movimento utilizam-se instrumentos denominados plataformas de forças, capazes de medir a força de ação realizada sobre sua superfície de contato, e o respectivo momento, permitindo a determinação das três componentes ortogonais de força (Fx, Fy, Fz) e os momentos em torno dos três eixos ortogonais (Mx, My, Mz) simultaneamente. Este trabalho descreve o desenvolvimento teórico de uma plataforma de forças específica para aplicação na decolagem do salto em distância, bem como as alternativas de projeto geradas neste desenvolvimento. Foram buscadas soluções para a realização dos experimentos sob condições naturais de treinamento, visando a construção do instrumento e sua instalação na pista de saltos atléticos. Para isso é proposta a substituição da tábua de impulsão original pela plataforma de forças desenvolvida. Nas alternativas geradas foi utilizado o princípio extensométrico resistivo de medição de forças, que representa uma diminuição substancial no custo de manufatura estimado frente às unidades comercialmente avaliadas. Nestas alternativas, os sensores resistivos “strain gages” são localizados estrategicamente em estruturas metálicas que sustentam uma tampa de material composto com a função de superfície de contato Para a análise estrutural das alternativas estudadas foi utilizado o Método dos Elementos Finitos. Para comparar e escolher a melhor entre as diversas alternativas, foram propostos índices de desempenho. Ao final do trabalho são apresentadas conclusões sobre a metodologia empregada no estudo realizado e sobre o novo modelo de plataforma de forças desenvolvido

Manual de procedimentos para calibração de anemômetros em túneis aerodinâmicos

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Manual de procedimentos para calibração de anemômetros em túneis aerodinâmicos

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Effect of Injection Molding Melt Temperatures on PLGA Craniofacial Plate Properties during In Vitro

The purpose of this article is to present mechanical and physicochemical properties during in vitro degradation of PLGA material as craniofacial plates based on different values of injection molded temperatures. Injection molded plates were submitted to in vitro degradation in a thermostat bath at 37 ± 1°C by 16 weeks. The material was removed after 15, 30, 60, and 120 days; then bending stiffness, crystallinity, molecular weights, and viscoelasticity were studied. A significant decrease of molecular weight and mechanical properties over time and a difference in FT-IR after 60 days showed faster degradation of the material in the geometry studied. DSC analysis confirmed that the crystallization occurred, especially in higher melt temperature condition. DMA analysis suggests a greater contribution of the viscous component of higher temperature than lower temperature in thermomechanical behavior. The results suggest that physical-mechanical properties of PLGA plates among degradation differ per injection molding temperatures

Influence of Processing Conditions on the Mechanical Behavior and Morphology of Injection Molded Poly(lactic-co-glycolic acid) 85:15

Two groups of PLGA specimens with different geometries (notched and unnotched) were injection molded under two melting temperatures and flow rates. The mechanical properties, morphology at the fracture surface, and residual stresses were evaluated for both processing conditions. The morphology of the fractured surfaces for both specimens showed brittle and smooth fracture features for the majority of the specimens. Fracture images of the notched specimens suggest that the surface failure mechanisms are different from the core failure. Polarized light techniques indicated birefringence in all specimens, especially those molded with lower temperature, which suggests residual stress due to rapid solidification. DSC analysis confirmed the existence of residual stress in all PLGA specimens. The specimens molded using the lower injection temperature and the low flow rate presented lower loss tangent values according to the DMA and higher residual stress as shown by DSC, and the photoelastic analysis showed extensive birefringence

Influence of surrounding wall thickness on the fatigue resistance of molars restored with ceramic inlay

The purpose of this study was to evaluate the influence of buccal and lingual wall thickness on the fatigue resistance of molars restored with CAD/CAM ceramic inlays. Forty human third molars were selected and divided into 4 groups, according to the remaining surrounding wall thickness chosen for inlay preparation (n = 10): G1, 2.0 mm; G2, 1.5 mm; G3, 1.0 mm; G4, 0.5 mm. All inlays were made from feldspathic ceramic blocks by a CAD/CAM system, and cemented adhesively. After 1 week stored in distilled water at 37 °C, the specimens were subjected to fatigue testing under the following protocol: 5Hz; pre-load of 200 N for 5,000 cycles, followed by increasing loads of 400, 600, 800, 1000, 1200 and 1400 N for 30,000 cycles each. The specimens were cycled until failure or completion of 185,000 cycles. The survival rate of the groups was compared using the Kaplan-Meier survival curves (p > 0.05). All specimens withstood the fatigue protocol (185,000 cycles), representing a 100% survival rate. The Kaplan-Meier survival curves showed no difference between groups. It can be concluded that the remaining tooth wall thickness did not influence the fatigue resistance of molars restored with CAD/CAM ceramic inlays