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Metodología para incorporar propiedades de tejido óseo no isotrópico a un modelo de elementos finitos Methodology to incorporate non-isotropic bone properties in a finite element model

Keywords: modelo óseo , tejido óseo , material transversalmente isotrópico , MEF , bone model , bone tissue , transversally isotropic material , FEM

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La mayoría de los modelos de elementos finitos encontrados en la literatura asumen que el tejido óseo tiene un comportamiento isotrópico. Para simularlo con mayor exactitud, se plantea utilizar materiales transversalmente isotrópicos. En este estudio se comprueba la sensibilidad del modelo a las direcciones de las propiedades del material, la respuesta del modelo con tres materiales distintos, y la influencia de la dirección de la carga. Los resultados muestran que los sistemas de referencia locales convergen a las direcciones de los esfuerzos principales sin necesidad de iterar e independientemente de su posición inicial. El parámetro más sensible a la variación de la orientación de las propiedades es la deformación, y este comportamiento es independiente de la dirección de la carga. Most of the finite element models found in the literature assumes that the mechanical behavior of the bone tissue is isotropic. In order to produce more accurate models, this study proposes the incorporation of transversally isotropic material properties. An analysis of the model’s sensibility to the orientation of the material’s properties, using three different material types and three load cases is presented. The results show that the local reference systems converge to the principal stress directions in one step, and this behavior is independent of its initial orientation. The strain is the more sensitive parameter to the variation of the orientation of the material’s properties, and this behavior is independent of the direction of the load.

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