Análise não linear geométrica de músculos esqueléticos via Método dos Elementos Finitos posicional (2018)
- Authors:
- Autor USP: RAMIREZ, CAROLINA QUINTERO - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SET
- Subjects: BIOMECÂNICA; MÚSCULO ESQUELÉTICO; MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
- Keywords: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS POSICIONAL; HIPERELÁSTICO
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A simulação computacional em biomecânica permite analisar o comportamento dos movimentos do corpo humano, diminuindo, e inclusive evitando ensaios experimentais invasivos. A locomoção humana resulta das forças desenvolvidas pelos músculos esqueléticos. Os mecanismos que produzem essas forças ainda são um tema de investigação aberto. O pouco entendimento desse fenômeno tem levado a subestimar propriedades importantes nos modelos mecânicos, as quais são essenciais para a simulação do comportamento do músculo. O objetivo desta tese foi desenvolver um código computacional que permita obter de maneira precisa e exata, a representação numérica do comportamento mecânico dos músculos esqueléticos. O código visa compilar diversas pesquisas numéricas de tal forma que a simulação possa considerar os fenômenos essenciais no comportamento mecânico do músculo e posteriormente avaliar sua influência na geração de força muscular. A formulação utilizada é baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF), que é escrito em função das posições nodais. Os músculos esqueléticos foram discretizados por elementos planos e sólidos e uma análise não linear geométrica foi realizada. O programa considera fibras longas colocadas dentro de um domínio contínuo (passivo) sem adicionar graus de liberdade ao sistema. Um modelo transversalmente isotrópico, hiperelástico quase incompressível foi utilizado para simular o tecido muscular. A energia livre de Helmholtz foi usada para modelar o comportamento muscular ativo e passivo do músculo. Os resultados da pesquisa mostram que o código computacional é adequado para representar um modelo hiperelástico quase incompreensível no modelo transversalmente isotrópico. Permitindo considerar o músculo esquelético em duas partes distintas: intramuscular (matriz) e extracelular (fibras) utilizando a energia livre de Helmholtze com ativação uniaxial,tanto em modelos estáticos como dinâmicos não lineares. Os resultados numéricos demonstraram que o algoritmo implementado é adequado para realizar análises não lineares geométricas de músculos esqueléticos via MEF. A condição de incompressibilidade foi comprovada nos problemas com materiais hiperelásticos. Também, foi demonstrada a necessidade de realizar uma análise de convergência para as fibras. Finalmente, foi notada a complexidade na construção e na análise estrutural dos músculos esqueléticos, sendo necessário continuar desenvolvendo estratégias numéricas para maior aprofundamento
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
- Data da defesa: 04.10.2018
-
ABNT
QUINTERO RAMÍREZ, Carolina. Análise não linear geométrica de músculos esqueléticos via Método dos Elementos Finitos posicional. 2018. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21122018-111520/. Acesso em: 10 out. 2024. -
APA
Quintero Ramírez, C. (2018). Análise não linear geométrica de músculos esqueléticos via Método dos Elementos Finitos posicional (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21122018-111520/ -
NLM
Quintero Ramírez C. Análise não linear geométrica de músculos esqueléticos via Método dos Elementos Finitos posicional [Internet]. 2018 ;[citado 2024 out. 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21122018-111520/ -
Vancouver
Quintero Ramírez C. Análise não linear geométrica de músculos esqueléticos via Método dos Elementos Finitos posicional [Internet]. 2018 ;[citado 2024 out. 10 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21122018-111520/
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