Resumen
Los propósitos de este artículo fueron obtener propiedades mecánicas de muestras secas en hueso fémur a través de fuerzas en tensión y del factor de concentración de esfuerzos y proveer simulaciones para predecir comportamientos experimentales basados en manipulaciones de ciertos parámetros y propiedades. Dado que las muestras tienen geometrías características, fue necesario desarrollar un modelo matemático para describir las combinaciones de esfuerzos que interaccionaban en el hueso cuando se aplica una carga de tensión. Las muestras tienen diámetros promedios y longitudes de 0.5 y 2 pulgadas respectivamente y fueron evaluadas utilizando una Maquina de Tensión Universal para determinar propiedades mecánicas como esfuerzos ultimo y de fluencia, módulo de elasticidad, entre otras. Varias simulaciones fueron ejecutadas para evaluar criterio de fallas tales como “Esfuerzo Von Mises”,
“Tresca” y “Tsai-Wu”. Finalmente, se concluyó que 83% de los datos obtenidos de 22 muestras observadas en gráficas “Esfuerzo-Desplazamiento” mostraron una relación directamente proporcional.
Citas
[2] J. Pelleg, Mechanical Properties of Materials, New York, London: Springer, 2013.
[3] M. Jaffe, W. B. Hammond, P. Tolias and A. Treena, Characterization of Biomaterials, Newark, NJ: Woodhead Publishing, 2012.
[4] G. R. Cointry, R. F. N. A. L. Capozza, E. J. Roldan and J. L. Ferretti, "Biomechanical Background for a Noninvasive Assessment of Bone Strength and Muscle-Bone Interactions," Journal Musculoskeletal Neuron Interact, vol. 4, no. 1, p. 1–11, 2003.
[5] B. Clarke, "Normal Bone Anatomy and Physiology," Clinical Journal of the American Society of Nephrology, vol. 3, no. 3, pp. 131-139, 2008.
[6] M. Basharat, A. Ikhlas and J. Azher, "Study of Mechanical Properties of Bones and Mechanics of Bone Fracture," in Proceedings of 60th Congress of ISTAM, Rajasthan, India, 2015.
[7] W. D. Pilkey, D. F. Pilkey and B. Zhuming, Peterson's Stress Concentration Factors, Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2020.
[8] E. F. Morgan, G. U. Unnikrisnan and A. I. Hussein, "Bone Mechanical Properties in Healthy and Diseased States," Annu Rev Biomed Eng, vol. 20, no. 1, pp. 119-143, 2018.
[9] A. J. Velez-Cruz, Stress-Strain Diagram, Bayamon, PR: AVC Press, 2022.
[10] D.-3. ASTM Standard, Standard Test Methods for Composite Materials, West Conshohocken, PA: ASTM Press, 2004.
[11] D. Roylance, Stress-Strain Curves, Cambridge, MA: Cambridge MIT Press, 2001.
[12] B. Yang, Stress, Strain and Structural Dynamics, Los Angeles, CA: Academic Press, 2005.
[13] T. L. Anderson, Fracture Mechanics – Fundamentals and Applications, Boca de Raton, FL: CRC Press, 2006.
[14] ASTM Standard, E-8M-01, Standard Test Methods for Tensile Testing of Metallic Materials, West Conshohocken, PA: ASTM Press, 2004.