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Título : OPTIMIZACIÓN DE DISPOSITIVO DE SUJECIÓN PARA ENSAYOS BIOMECÁNICOS EN VÉRTEBRAS
Autor : DR. BELTRÁN FERNÁNDEZ, JUAN ALFONSO
DR. HERNÁNDEZ GÓMEZ, LUIS HÉCTOR
ING. GÓMEZ MEDINA, DANIEL
Palabras clave : ENSAYOS BIOMECÁNICOS
Fecha de publicación : 13-jun-2011
Resumen : In this work it is proposed a clamping device for biomechanical testing in vertebrae to realize biomechanical testing applying loads of compression, flexion, torsion or any combination of them. It was realized an investigation referred to biomechanical studies about the spine, their requirements, methods or clamping devices applied, finding that most of the studies are realized out of the country and that each researcher used the resources at their disposal and their own adaptations for obtaining required data and specific results in their study. This research showed that the most common tools are the materials testing machines, the most popular being the MTS 858 and the method of fixation of specimens was based mainly on epoxy resins, plaster, screws and wires. Anatomical, functional and biomechanical data of the spine were collected to determine the essential parameters such as dimensions, motions and loads to ensure the proper performance of a clamping system with which applies the loads required in a biomechanical test. With the above an effective and simplified clamping system was modeled with a CAD system to be studied using CAE software, which was used to determine the integrity structural of it, as well as, that the system applies correctly the loads either compression, bending, torsion, or any combination of them by a study using a cylindrical specimen, which in engineering is possible to determine the stresses generated by different kind of loads already mentioned. In addition, with this research was possible to model a human cervical specimen very similar to the real geometry, obtained by CT, which serves as reference for the generation and refinement of models CAD / CAE for use in future research and get results more attached to the reality, more reliable and accurate, which will bring as a benefit a precise knowledge of the system behavior in a biomechanical study, and eventually its interaction with a method, such as rehabilitation or prosthetic graft. Finally it was found a good behavior of the clamping device proposed, applied to the anatomy of a human specimen.
Descripción : En el presente trabajo se hace la propuesta de un sistema de sujeción para pruebas biomecánicas en vértebras; que permite la realización de ensayos biomecánicos que involucren pruebas de compresión, flexión, torsión, o cualquier combinación de las anteriores. Para lo anterior se realizó una investigación bibliográfica referida a estudios biomecánicos sobre columna vertebral, sus requerimientos y principalmente los métodos o sistemas de sujeción empleados para dichos fines, encontrando que la gran mayoría de los estudios se realizan en el extranjero y que cada investigador utilizó los recursos a su alcance y adecuaciones propias para la obtención de datos y resultados específicos requeridos en su estudio. Esta investigación arrojó que las herramientas más comunes son las maquinas para pruebas de materiales; siendo la más popular la MTS 858 y el método de fijación de especímenes, se baso principalmente en resinas epóxicas, yesos, tornillos y alambrados. Se recolectaron datos anatómicos, funcionales y biomecánicos de columna vertebral, para determinar los parámetros esenciales, tales como dimensiones, movimientos y cargas que permitieran la correcta adecuación de un sistema de sujeción con el cual se pueda aplicar las distintas cargas requeridas en un ensayo biomecánico. Con lo anterior se conformó un sistema simplificado y eficaz, modelado con un sistema CAD para ser estudiado con un software CAE, el cual se empleó para determinar la integridad estructural del sistema de sujeción y además de que con dicho sistema sea posible la correcta aplicación de carga, ya sea de compresión, flexión, torsión o cualquier combinación de las anteriores mediante un estudio empleando un espécimen cilíndrico, el cual en ingeniería es posible determinar los esfuerzos generados por los distintos tipos de carga ya mencionados. Aunado a esto, gracias a este trabajo de investigación fue posible el modelado de un espécimen cervical humano apegado fielmente a la geometría real, obtenido mediante tomografías computarizadas, el cual sirve de referencia para la generación y perfeccionamiento de modelos CAD/CAE para ser empleados en futuras investigaciones y tener resultados más apegados a la realidad , más confiables y veraces; lo cual traerá como beneficio un conocimiento preciso y eficaz del comportamiento del sistema biomecánico de estudio, y en su momento su interacción con algún método de rehabilitación llámese prótesis o injerto. Finalmente se encontró un buen comportamiento mecánico del sistema de sujeción propuesto al aplicarlo a una geometría fiel a la anatomía de un espécimen humano.
URI : http://www.repositoriodigital.ipn.mx/handle/123456789/13134
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