Análise de tensões integrada a sistema de engenharia reversa para projeto e confecção de próteses

• Autor(a) principal: Borges, Lúcio Mauro Souza
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/19573
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Próteses Ortopédicas; CAD; Computação gráfica; Elementos finitos

Este trabalho consiste na concepção, desenvolvimento e implementação de um Módulo Computacional CAE contendo algoritmos para a análise de tensões e deformações integrado a um software acadêmico de visualização denominado OrtoCAD. Os algoritmos de expansão para a interface CAE que são frutos desse trabalho foram desenvolvidos na linguagem FORTRAN objetivando complementar e ampliar as potencialidades de dois trabalhos previamente desenvolvidos no âmbito do PPGEM-UFRN, a saber: projeto e fabricação de um Leitor EletroMecânico e o software OrtoCAD. O OrtoCAD é uma interface CAD que, originalmente, inclui a visualização 3D de cartuchos protéticos a partir de dados gerados por um equipamento (espécie de scanner tridimensional simplificado que utiliza engenharia reversa) dotado de um sistema de Leitura Eletro-Mecânica (LEM). Inicialmente, a geometria de um coto (i.e. parte remanescente de uma perna amputada e onde a prótese se encaixa) é obtida a partir dos dados produzidos pelo equipamento LEM, aplicando-se os conceitos da Engenharia Reversa. O núcleo FEA proposto aplica os conceitos de teoria da casca, onde uma lâmina 2D é gerada a partir de um peça sólida 3D oriunda do OrtoCAD. O programa de análise de casca desenvolvido utiliza o Método dos Elementos Finitos (MEF) para a descrição da geometria assim como a análise de comportamento do material, fazendo a utilização de elementos de base Lagrangeana quadrangular de nove nós e campo de deslocamento de ordem superior para melhor descrição do campo de tensões na espessura. Como resultado o novo módulo FEA oferece ótimas vantagens ao prover o OrtoCAD com novas funcionalidades, a saber: possibilitou a independência dos softwares comerciais de elevado custo; ampliou a biblioteca disponibilizando novas rotinas computacionais que tratam o problema de forma mais realística utilizando critérios de falhas de engenharia voltados para materiais compósitos; melhorou a performance da análise FEA ao utilizar um elemento de malha específico que contempla um maior número de nós e, finalmente, possui a vantagem de ser aberto e customizado oferecendo versatilidade intrínseca e amplas possibilidades de edição, ajuste e/ou otimização que se façam necessárias no futuro