Cientifica, ISSN 2594-2921, vol. 25, no. 2, July-December 2021.
DOI: 10.46842/ipn.cien.v25n2a09
Análisis de esfuerzos de tensión y presiones de contacto en prótesis tumoral de rodilla en la posición de 15 grados durante el ciclo caminata
Analysis of the Applied Load of a Knee Tumor Prosthesis in Critical Point Condition of 15⁰ in the Walking Cycle
Recibido 14-05-2021, aceptado 30-08-2021.
Resumen
El presente trabajo se ralizó a solicitud de la empresa C.M.E ortopedia de Mexico para investigar el diseño y vulnerabilidad de la fabricación de una prótesis tumoral de rodilla elaborada con polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) del tipo GUR 1020 y aleación de titanio Eli grado 23 (Ti6AL4V), se tomo como actividad el ciclo caminata para análisis de la carga aplicada. Mediante un software de elemento finito, se analizaron las tensiones de von Mises, así como las presiones de Contacto (CPRESS). Se realizaron simulaciones en condición del punto crítico del ciclo caminata en las condiciones de 15⁰ y con un peso promedio del paciente de 70 kg, dato especifico proporcionado por la empresa. Se realizó una simulación estática bidimensional del ensamble del buje-perno y tridimensional de ensamble con los componentes de la prótesis. Los resultados que se obtuvieron nos predicen de una posible falla en la prótesis basada en el análisis de la distribución de tensiones y el esfuerzo de contacto del UHMWPE.
Abstract
The present investigation was carried out at the request of the company CME ortopedia de Mexico to investigate the design and vulnerability of the manufacture of a knee tumor prosthesis made of ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) type GUR 1020 and titanium alloy Eli grade 23 (Ti6AL4V), was taken as an activity the walk cycle for analysis of the applied load. Using finite element software, von Mises stresses and contact pressures (CPRESS) were analyzed. Simulations were performed in critical point condition of the walking cycle in the conditions of 15⁰ and with an average patient weight of 70 kg, specific data provided by the company. A two-dimensional static simulation of the bushing-bolt assembly and a three-dimensional simulation of the assembly with the prosthesis components were performed. The results obtained predict a possible failure of the prosthesis based on the analysis of the stress distribution and the contact stress of the UHMWPE.
Palabras clave: análisis de elemento finito, presión de contacto, prótesis de rodilla,
ciclo marcha y contacto de Hertz.
Index terms: finite element analysis, contact pressure, knee prosthesis, walking cycle and Hertz contact.
ISO 690 reference:
De la Mora-Ramírez, Tomas;
Coutiño-Moreno, Elvis;
Maldonado-Onofre, Daniel;
León-Cruz, Carlos,
2021,
Análisis de esfuerzos de tensión y presiones de contacto en prótesis tumoral de
rodilla en la posición de 15 grados durante el ciclo caminata,
Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 25, no. 2,
ISSN 2594-2921, e250209,
DOI: 10.46842/ipn.cien.v25n2a09
