INFLUENCIA DEL MODELADO DE LAS CONDICIONES DE BORDE EN LA SIMULACIÓN DE ENSAYOS MECÁNICOS DE HUESOS BOVINOS / Influence of Modelling Boundary Conditions in the Simulation of Mechanical Tests of Bovine Bones

Resumen

En este trabajo se estudió la influencia del modelado de las condiciones de borde en el comportamiento de modelos deelementos finitos utilizados para la simulación de ensayos mecánicos de dos tibias anteriores bovinas. Se utilizó tomografíacomputarizada para la reconstrucción geométrica y la asignación de propiedades mecánicas, incluyendo la heterogeneidady ortotropía características del tejido óseo. Se realizaron ensayos de flexión en tres puntos y compresión a probetaselaboradas a partir de los huesos tomografiados, con la finalidad de validar las simulaciones. Se elaboraron mallas deelementos finitos de las probetas sobre las que se ensayaron distintas variantes de las condiciones de borde presentes enlos ensayos mecánicos, con la finalidad de determinar los mejores parámetros para el modelado de dichas condiciones. Seencontró que los mejores resultados se obtienen al imponer desplazamientos como condición de borde de carga, y que lascondiciones de borde de apoyo deben reproducir estrechamente las vinculaciones presentes en los ensayos mecánicos paralograr resultados correctos. También se evidenció que los ensayos experimentales son una herramienta invaluable para lavalidación y ajuste de las simulaciones con elementos finitos (EF).

ABSTRACT

The aim of this work is to study the influence of different configurations of boundary conditions in the behavior of finiteelements models built to simulate mechanical tests of two front bovine tibias. Computerized tomography was used toreconstruct the geometry and to assign mechanical properties which include the heterogeneity and orthotropy of the bonetissue. Three point bending and compression tests were performed to sample tests made from the bones in order to validatethe simulations. The models of the sample tests were meshed and different boundary conditions were implemented tosimulate the mechanical tests and optimize their applications. The best results were found when the load was appliedthrough the imposition of displacements and when the support boundary conditions reproduced closely the links present inthe mechanical tests. Also this study shows that experimental tests are an invaluable tool for the validation and adjustmentof FE simulations.Keywords: Boundary conditions, Finite element simulation, Bone models, Bone tissue, Mechanical tests.