Identificação inversa do módulo de elasticidade longitudinal do tecido ósseo cortical de ovelha com osteoporose
Ficheiros
Data
2019-12-19
Autores
Título da revista
ISSN da revista
Título do Volume
Editora
Resumo
Como objetivo principal desta dissertação destacou-se a identificação inversa do módulo de elasticidade do tecido ósseo cortical de ovelha com osteoporose. Este método foi o selecionado de modo a tentar dar um contributo mais exato na determinação desta propriedade do tecido ósseo, para além dos métodos diretos existentes. Todo o trabalho incidiu sobre tíbias de ovelhas da raça Serra da Estrela Portuguesa, nas quais foram efetuados ensaios de flexão em três pontos, em provetes que tinham sido sujeitos à indução de osteoporose, e em provetes que serviam para controlo, onde os mesmos continham a epífises numa primeira fase, e posteriormente estas foram retiradas para uma melhor obtenção de resultados. Em cada um dos ensaios de flexão obteve-se uma curva força versus deslocamento, e efetuou-se registo fotográfico do posicionamento das diáfises na máquina de ensaios. A informação contida nas curvas serviu para determinar a rigidez experimental de cada um dos provetes, para posteriormente ser utilizado o software de simulação numérica para a obtenção do EL . O registo fotográfico serviu para se efetuar o posicionamento do provete, para posteriormente também ser utilizado na simulação numérica. A geometria do provete foi conseguida à custa de imagens obtidas por tomografia computadorizada. A implementação do método inverso, combina a simulação por elementos finitos com um algoritmo de otimização, no qual é a diferença entra a rigidez experimental com a rigidez numérica é minimizada, obtendo-se assim o módulo de elasticidade longitudinal. Com este método, obteve-se uma série de resultados para o grupo de controlo e para o grupo de osteoporose induzida. Os resultados sugerem que a osteoporose promove um aumento do módulo de elasticidade longitudinal do tecido ósseo cortical.
The main objective of this dissertation was the inverse identification of the modulus of elasticity from the cortical bone tissue of sheep with osteoporosis. This method was selected to try to make a more accurate contribution in determining this property, in addition to existing direct methods. All the work focused on tibias of Serra da Estrela Portuguesa sheep, where three-point bending tests were performed, in specimens that had been subjected to osteoporosis induction, e in specimens that were used for control, where they contained epiphyses in a first phase, e later they were removed for better results. In each of the bending tests, a force versus displacement curve, was obtained as photographic records of the diaphysis position. The information contained in the curves served to determine the experimental stiffness of each of the specimens, to later be used in the numerical simulation software to obtain the EL. The photographic record was used to position the specimen, e later also to be used in numerical simulation. The specimen geometry was built from pictures extracted using computed tomography. The implementation of the inverse method combines the finite element simulation with an optimization algorithm, in which the experimental stiffness is compared with the numerical stiffness, consequently obtaining the longitudinal modulus of elasticity. Through this method, a series of results were obtained for the control group e for the induced osteoporosis group. The results suggest that osteoporosis promote an increase in the longitudinal elastic modulus value.
The main objective of this dissertation was the inverse identification of the modulus of elasticity from the cortical bone tissue of sheep with osteoporosis. This method was selected to try to make a more accurate contribution in determining this property, in addition to existing direct methods. All the work focused on tibias of Serra da Estrela Portuguesa sheep, where three-point bending tests were performed, in specimens that had been subjected to osteoporosis induction, e in specimens that were used for control, where they contained epiphyses in a first phase, e later they were removed for better results. In each of the bending tests, a force versus displacement curve, was obtained as photographic records of the diaphysis position. The information contained in the curves served to determine the experimental stiffness of each of the specimens, to later be used in the numerical simulation software to obtain the EL. The photographic record was used to position the specimen, e later also to be used in numerical simulation. The specimen geometry was built from pictures extracted using computed tomography. The implementation of the inverse method combines the finite element simulation with an optimization algorithm, in which the experimental stiffness is compared with the numerical stiffness, consequently obtaining the longitudinal modulus of elasticity. Through this method, a series of results were obtained for the control group e for the induced osteoporosis group. The results suggest that osteoporosis promote an increase in the longitudinal elastic modulus value.
Descrição
Dissertação apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para a obtenção do
grau de Mestre em Engenharia Mecânica
Palavras-chave
Módulo de Elasticidade Longitudinal , ensaio de flexão em três pontos