Untersuchung verschiedener Materialmodelle in der Finite Elemente Analyse zur Fraktursimulation von kortikalem Knochen
Hintergrund der Arbeit: Periprothetische Frakturen sind einer der häufigsten Gründe für die Revision eines Hüftschafts und insbesondere bei zementfrei implantierten Hüftschäften ein Problem. Simulationen können die Erforschung der Frakturmechanismen unterstützen und so z.B. den Einfluss bestimmter Implantatgeometrien untersuchen. Die Genauigkeit und Aussagekraft der Simulation hängt jedoch stark von den Eingabeparametern, wie den gewählten Materialmodellen, ab. In den gängigen Simulationssoftwares ist kein typisches Materialmodell für Knochen vorhanden und die anisotrope Struktur der Kortikalis stellt eine weitere Herausforderung dar. Dennoch können einige der Materialmodelle mit den entsprechenden Parametern auch für die Modellierung von Knochen(-frakturen) angepasst und genutzt werden.
Aufgabenstellung: Ziel der Arbeit ist es, innerhalb der Simulationssoftware Abaqus ein geeignetes Materialmodell zur Simulation von Frakturen im kortikalen Knochen zu finden. Dazu sollen zunächst in einer Literaturrecherche die Theorien verschiedener Materialmodelle erarbeitet werden. Durch Biegeversuche mit tierischem kortikalen Knochen sollen Vergleichsdaten zur Untersuchung des mechanischen (Fraktur-)Verhaltens erzeugt werden. Der Biegeversuch ist anschließend in einer FE-Analyse mit den verschiedenen Materialmodellen nachzustellen und anhand der experimentellen Daten zu validieren.
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Untersuchung verschiedener Materialmodelle in der Finite Elemente Analyse zur Fraktursimulation von kortikalem Knochen
Hintergrund der Arbeit: Periprothetische Frakturen sind einer der häufigsten Gründe für die Revision eines Hüftschafts und insbesondere bei zementfrei implantierten Hüftschäften ein Problem. Simulationen können die Erforschung der Frakturmechanismen unterstützen und so z.B. den Einfluss bestimmter Implantatgeometrien untersuchen. Die Genauigkeit und Aussagekraft der Simulation hängt jedoch stark von den Eingabeparametern, wie den gewählten Materialmodellen, ab. In den gängigen Simulationssoftwares ist kein typisches Materialmodell für Knochen vorhanden. Dennoch können einige der Materialmodelle mit den entsprechenden Parametern auch für die Modellierung von Knochen(-frakturen) angepasst und genutzt werden.
Aufgabenstellung: Ziel dieser Arbeit ist es, verschiedene Materialmodelle für trabekulären Knochen hinsichtlich ihres Versagensverhaltens unter Druckbelastung zu untersuchen und zu bewerten. Dazu sollen zunächst in einer Literaturrecherche die Theorien der verschiedenen Materialmodellen erarbeitet werden. Mit tierischem trabekulären Knochen sollen Druckversuche durchgeführt werden, die als Vergleichsdaten dienen. Anschließend soll der Druckversuch in der Simulationssoftware Abaqus unter Anwendung verschiedener Materialmodelle nachgestellt und anhand der experimentellen Ergebnisse bewertet werden
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