Estudo e otimização do envoltório externo das próteses de antebraço

• Autor(a) principal: Feldhaus, Leticia Corbari
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/15196
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS::METODOS DE SINTESE E OTIMIZACAO APLICADOS AO PROJETO MECANICO; Prótese; Antropometria; Otimização estrutural; Prosthesis; Anthropometry; Structural optimization

A deficiência motora ocorre em mais de 13 milhões de brasileiros onde 5,32% não possuem um membro ou parte dele e ainda, os níveis de aceitação do uso de próteses possuem valores muito reduzidos, principalmente devido ao elevado custo e peso. Assim, este trabalho tem como objetivo o estudo do envoltório externo das próteses de antebraço, através da utilização de um material capaz de atender às solicitações impostas e também a proposição de uma otimização geométrica para redução de massa, espessura, força e tensão. A metodologia proposta consiste em utilizar técnicas antropométricas para coletar medidas precisas de um antebraço humano e utiliza-las para desenvolver um modelo 3D pelo software Inventor, para depois submetê-lo a uma análise pelo método dos elementos finitos e também realizar simulações de otimização utilizando o algoritmo genético multi-objetivo (MOGA) através do software Ansys Workbench. O biomaterial utilizado foi o aço inoxidável 316 austenítico e a força aplicada na simulação foi equivalente à elevação de 10 kg pela mão, correspondendo a uma força de 98,1 N. O resultado da simulação inicial, para uma espessura arbitrária de 4 mm, demonstrou que o local de maior tensão se encontra na parte correspondente ao pulso, na união entre o antebraço e a mão, com um valor de 7,67 MPa. Assim, o próximo passo consistiu na utilização do algoritmo de otimização MOGA para a análise de quatro parâmetros propostos, sendo eles a espessura, massa, força máxima e tensão máxima. Os resultados demonstraram pontos de convergência para os valores de 3,945 mm de espessura, 1,366 kg de massa, 100,25 N de força máxima e 4,09 MPa de tensão máxima. Assim, é possível concluir que a realização das análises propostas gerou resultados consistentes que atendem às especificações impostas de carga e dimensões, atendeu aos objetivos propostos de redução de massa e especificação de um material capaz de atender às solicitações impostas, e ainda abriu oportunidades para trabalhos futuros.