منابع مرجع:

ASTM F2996: روش استاندارد برای تحلیل المان محدود (FEA) در پروتزهای فمورال فلزی غیرماژولار ارتوپدی
(Standard Practice for Finite Element Analysis (FEA) of Non-Modular Metallic Orthopaedic Hip Femoral Stems)

ISO 7206-4: تعیین خواص خستگی و عملکرد اجزای فمورال دارای ساق
(Determination of Endurance Properties of Stemmed Femoral Components)

ASME V&V40: دستورالعمل اعتبارسنجی و صحه‌گذاری مدل‌های محاسباتی برای دستگاه‌های پزشکی
(Verification and Validation in Computational Modeling of Medical Devices)

استاندارد ASTM F2996 الزامات و ملاحظات لازم برای توسعه مدل‌های المان محدود (Finite Element Models) در ارزیابی تنش‌ها و کرنش‌های استاتیکی در طراحی پروتزهای فمورال فلزی غیرماژولار (Non-Modular) را تعیین می‌کند.

این روش با هدف تحلیل دقیق رفتار مکانیکی و شناسایی نواحی بحرانی در طراحی، بدون نیاز به انجام تمام آزمون‌های فیزیکی، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هدف و کاربرد:

استاندارد F2996 به‌طور خاص برای موارد زیر طراحی شده است:

تحلیل تنش و کرنش استاتیکی در بدنه فمورال ایمپلنت،

برآورد حالت‌های بحرانی بارگذاری (Worst-Case Assessment) میان اندازه‌های مختلف از یک خانواده طراحی،

و کاهش نیاز به آزمون‌های تجربی پرهزینه از طریق شبیه‌سازی دقیق عددی.

شرایط مرزی و روش کار:

در شبیه‌سازی، شرایط مرزی (Boundary Conditions) مطابق با استاندارد ISO 7206-4 تعریف می‌شوند تا نتایج عددی قابل مقایسه با آزمون‌های فیزیکی باشند.
در این مدل‌ها، معمولاً شرایط بارگذاری شامل:

اعمال نیروی فشاری محوری،

گشتاور خمشی در ناحیه گردن فمورال،

و قیود تماس در سطح مقطع مقعر ساق،در نظر گرفته می‌شود.

اعتبارسنجی مدل عددی:

برای اطمینان از دقت و قابلیت اعتماد تحلیل‌ها، فرآیند تأیید (Verification) و اعتبارسنجی (Validation) مدل‌های محاسباتی مطابق با دستورالعمل ASME V&V40 در آزمایشگاه پارس اجرا می‌شود.

در این فرآیند، نتایج عددی به‌صورت نظام‌مند با داده‌های تجربی مقایسه شده و شاخص‌های تطابق مدل محاسبه می‌گردند تا اعتبار مدل برای ارزیابی عملکرد ایمپلنت تأیید شود.

مزایا:

کاهش هزینه و زمان توسعه محصول

امکان شناسایی نواحی بحرانی قبل از تولید فیزیکی

قابلیت انجام تحلیل پارامتریک برای بهینه‌سازی طراحی

افزایش اطمینان از ایمنی ساختاری ایمپلنت

در آزمایشگاه پارس، تحلیل المان محدود طبق ASTM F2996 با استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته (مانند Abaqus و ANSYS) و مدل‌های هندسی با دقت بالا انجام می‌شود. نتایج شامل نقشه‌های تنش، توزیع کرنش و ضرایب ایمنی طراحی به‌صورت کامل در گزارش فنی ارائه می‌گردد.