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Type: TESE
Title: Desenvolvimento de uma metodologia para analise de bioengenharia em ossos compactos com remodelagem superficial pelo metodo dos elementos de contorno 3D em meios transversalmente isotropicos
Title Alternative: Development of a methodology for bioengineering analysis of compact bones with surface remodeling using 3D boundary element method in transversely isotropic media
Author: Noritomi, Pedro Yoshito
Advisor: Sollero, Paulo, 1950-
Abstract: Resumo: Este trabalho mostra o desenvolvimento de uma metodologia para análise de problemas de bioengenharia, aplicando modelagem numérica elastostática de tensões e deformações, baseada no método dos elementos de contorno com formulação 3D para meios transversalmente isotrópicos lineares, incluindo a capacidade de simulação do comportamento de remodelagem óssea superficial. A implementação do núcleo transversalmente isotrópico sobre a estrutura básica de análise por elementos de contorno 3D utilizou a solução fundamental proposta por Pan & Chou e revisada por Loloi, tendo exigido o cálculo adicional das soluções fundamentais de força de superfície a partir da derivação das soluções fundamentais de deslocamento. O modelo de remodelagem óssea superficial baseou-se na hipótese de estímulo biológico por campo de deformação, partindo de um modelo 2D, adaptado para o espaço 3D com o uso de deformações principais como grandezas de referência. As implementações foram testadas através de análises numéricas de problemas com solução analítica e validações com resultados de aplicações comerciais baseadas em elementos finitos, para problemas padrão de engenharia, bem como comparações com resultados da literatura para problemas de bioengenharia. A análise dos resultados mostrará que, tanto a metodologia quanto as implementações são funcionais, oferecendo uma base sólida para desenvolvimento e teste de novas soluções de bioengenharia

Abstract: This work shows the development of a methodology to analyse bioengineering problems using elastostatic stress-strain numerical modeling based on a 3D transversely isotropic linear boundary element formulation including surface bone remodeling simulation capabilities. The transversely isotropic kernel implementation on the basic 3D boundary element analysis program used the fundamental solution purposed by Pan & Chou and revised by Loloi, with additional fundamental solutions for traction calculation made with the displacement fundamental solution derivatives. The surface bone remodeling model was based on a 2D strain field biological stimulus, extended to the 3D space by using the principal strain as reference values. The implementations were tested through numerical analysis of problems with analytical solution and validation with commercial finite elements applications for standard engineering problems, as well as comparison with literature data for bioengineering problems. The analysis of results will show that both, the methodology and the implementations are fully functional, offering a solid start for development and test of new bioengineering solutions
Subject: Bioengenharia
Ossos - Remodelagem
Métodos de elementos de contorno
Desenvolvimento ósseo
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2005
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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