| Popis: |
O presente trabalho foi realizado no âmbito do projeto SaFe-Desenvolvimento e Fabrico de Implantes Traqueobrônquicos (POCI-01-0247-FEDER-039713). O objetivo deste trabalho é apresentar uma simplificação da simulação numérica, nomeadamente dos modelos dos materiais pelo processo de homogeneização. As simulações numéricas foram executadas no software Abaqus, sendo apresentados os resultados de 4 simulações, uma com implante e outra sem implante para os materiais reais, e igualmente para os materiais homogeneizados. Tratando-se então de uma primeira abordagem à simplificação dos modelos dos materiais, também a complexidade geométrica foi reduzida. Assim o implante foi considerado um cilindro, com elementos do tipo “shell”, tendo os pinos sido ignorados nesta primeira fase enquanto a traqueia foi modelada com um tubo cilíndrico, mas foram considerados elementos tridimensionais. Os modelos constitutivos dos materiais considerados inicialmente foram retirados da bibliografia, sendo que o silicone e a cartilagem foram considerados materiais elásticos isotrópicos, o ligamento hiperelástico pelo modelo de Neo-Hooke e o músculo liso hiperelástico anisotrópico pelo modelo de Holzapfel. Por outro lado, os materiais simplificados obtidos pelo processo de homogeneização foram ajustados pelo modelo hiperelástico de Holzapfel. Nas simulações sem implante, os resultados obtidos apresentaram uma grande diferença entre os materiais reais e os materiais homogeneizados. No entanto, uma análise visual da dispersão da tensão máxima principal demonstrou que o comportamento da traqueia é idêntico com ambos os materiais. Tendo em conta que a discrepância de valores diminui à medida que se analisam a camadas mais interiores, e que ao colocar o implante a zona de maior relevância para o estudo é a zona de contacto entre a traqueia e o implante, as simulações com implante foram realizadas. Tal como esperado, as simulações com implante demonstraram que na zona de contacto os resultados são bastante próximos. A análise da variação da tensão e da pressão de contacto ao longo de toda a simulação demonstrou que os materiais reais têm mais dificuldade em lidar com os deslocamentos impostos. Concluído o trabalho, com os resultados obtidos demonstrou-se que com os materiais reais e com os materiais homogeneizados os resultados são idênticos na zona de contacto, que é a região com maior interesse, apresentando um desvio de apenas 5.24%. Assim, comprovou-se que a simplificação dos modelos dos materiais é uma hipótese válida para a zona de contacto entre o implante e a traqueia. |
