Análisis computacional de fatiga mecánica en prótesis externa de rodilla

Abstract

Pacientes venezolanos con amputación transfemoralrequieren un dispositivo que facilite la realización de actividades de la vida diaria, esto impulsó el desarrollo de una prótesis policéntrica de rodilla funcional y de bajo costo (Amador, 2014). El dispositivo está sometido a las cargas cíclicas de la marcha humana por lo que es fundamental hacer un análisis de fatiga mecánica y prevenir una falla debido a este fenómeno, que implicaría un accidente y posibles lesiones en el paciente. El objetivo de este trabajo esanalizar computacionalmente la fatiga mecánica en la prótesis, tomando las condiciones de carga de la norma ISO 10328 para el ensayo cíclico principal, que incluye una carga de tipo fluctuante en dos condiciones, la condición 1 para el apoyo del talón, y la 2 para el despegue de la punta del pie, eventos del ciclo de marcha. El programa utilizado fue SolidWorks, que requiere el estudio estático con la carga máxima de cada condición y las curvas S-N de cada material; para las curvas S-N teóricas se realizó una revisión bibliográfica para obtener la resistencia a la fatiga corregida con sus respectivos factores. Los resultados del estudio demuestran que la prótesis no presenta fallas a largo plazo (para 3 millones de ciclos). La vida en los componentes de acero fue infinita, siendo el porcentaje de daño cero y el factor de carga de 3,45 y 2,97 para cada condición.Para los eslabones de aluminio, en la condición I, la vida mínima fue 73.262.632 ciclos, el porcentaje de dañomáximo 4,095 % y el mínimo factor de carga 1,533; para la condición II,lavida mínima fue 226.973.424 ciclos,el porcentaje de daño de 1,322 % y el factor de carga mínimo de 1,779. La duración estimada de la prótesis fue de 5 años y 8 meses.