Modelo constitutivo no lineal del hueso dependiente de la velocidad de deformación: de escenarios de carga cuasi...

Área de la Ciencia:

• Biomecánica
• Ciencias de los materiales
• Modelado computacional

Sus antecedentes:

• Las fracturas osteoporóticas son el resultado de caídas, que a menudo implican altas tasas de tensión.
• Los modelos actuales de elementos finitos óseos carecen de dependencia de la tasa de deformación, subestimando la rigidez y la resistencia en escenarios de caída.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo de daño viscoelastoplástico anisotrópico para el hueso.
• Incorporar la dependencia de la tasa de deformación para predicciones biomecánicas precisas en diversas condiciones de carga.

Principales métodos:

• Creó un nuevo modelo constitutivo óseo que tiene en cuenta los efectos de la tasa de deformación.
• Realizó simulaciones de elementos finitos en tibias y fémuras humanas.
• Modelos validados con datos experimentales cuasi estáticos y de alta velocidad de deformación.

Principales resultados:

• El modelo viscoelastoplástico captó con precisión el aumento de la rigidez y la tensión de rendimiento a tasas de deformación más altas.
• Los modelos insensibles a la velocidad subestimaron significativamente la rigidez y la fuerza de rendimiento a altas velocidades de deformación.
• El nuevo modelo mostró un acuerdo mejorado, aunque no perfecto, con los datos experimentales a través de las tasas de tensión.

Conclusiones:

• El modelo viscoelastoplástico desarrollado es adecuado para el análisis de elementos finitos del hueso.
• Mejora la predicción de parámetros biomecánicos cruciales para la evaluación del riesgo de fractura osteoporótica.
• Este modelo ofrece una simulación más realista del comportamiento óseo en condiciones de carga fisiológica y relacionadas con la caída.