Dissertação

Analysis of the Intervertebral Discs Adjacent to Interbody Fusion using a Multibody and Finite Element Co-Simulation EVALUATED

Neste trabalho é descrito uma nova metodologia para análise dinâmica e estrutural de sistemas (bio)mecânicos complexos que une os domínios dos elementos finitos e da dinâmica de sistemas multicorpo através de uma co-simulação que aproveita as vantagens de cada uma das formulações matemáticas, numa verdadeira ligação sinergética. Para alcançar o objectivo proposto, um módulo de co-simulação é desenvolvido com base no algoritmo gluing X-X, sendo cada estrutura co-simulada através de um par de pontos de referência cuja cinemática é determinada pelo domínio dos sistemas multicorpo, o qual a prescreve, como dados iniciais, para o modelo de elementos finitos correspondente. O modelo de elementos finitos, por sua vez, resolve o problema estrutural imposto pela cinemática prescrita e calcula as forças e momentos resultantes aplicadas nos pontos de referência, estas são devolvidas para o módulo dos sistemas multicorpo, que as usa para resolver o problema dinâmico e calcular a nova cinemática a prescrever ao modelo de elementos finitos no próximo instante. O método proposto é aplicado ao estudo da dinâmica da coluna vertebral numa situação patológica na qual é simulada uma fusão intersomática. Como tal, três componentes são desenvolvidas e incluídas no modelo: o modelo multicorpo da coluna vertebral que inclui as vértebras rígidas, os contactos entre as facetas articulares e apófises espinhosas, os ligamentos e os modelos de elementos finitos dos discos intervertebrais e da placa de fixação. O modelo proposto é usado para simular os movimentos de flexão e extensão da coluna numa perspectiva de análise da dinàmica directa.
Co-Simulação, Sistemas Multicorpo, Elementos Finitos, Coluna Vertebral, Disco Intervertebral, Dinâmica Directa.

Novembro 25, 2009, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

João Orlando Marques Gameiro Folgado

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Miguel Pedro Tavares da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar