Σχεδιασμός και ανάλυση μονολιθικού αποσβεστήρα από νανοσύνθετο υλικό σε εμφύτευμα ολικής αρθροπλαστικής ισχίου με χρήση CAD-CAE

Μαυρίδης-Τουργέλης, Ανδρέας; Mavridis-Tourgelis, Andreas

dc.contributor.author	Μαυρίδης-Τουργέλης, Ανδρέας	el
dc.contributor.author	Mavridis-Tourgelis, Andreas	en
dc.date.accessioned	2017-07-19T06:09:06Z
dc.date.available	2017-07-19T06:09:06Z
dc.date.issued	2017-07-19
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45278
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13999
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μονολιθικού αποσβεστήρας	el
dc.subject	Εμφυτεύματα	el
dc.subject	Νανοσύνθετα	el
dc.subject	Εμβιομηχανική	el
dc.subject	Πεπερασμενα Στοιχεια	el
dc.subject	Material Design	en
dc.subject	Implants	en
dc.subject	Nanocomposites	en
dc.subject	Embiomechanics	en
dc.subject	FEA	en
dc.title	Σχεδιασμός και ανάλυση μονολιθικού αποσβεστήρα από νανοσύνθετο υλικό σε εμφύτευμα ολικής αρθροπλαστικής ισχίου με χρήση CAD-CAE	el
dc.title	Design and analysis of an integrated nanocomposite damper on a total hip arthroplasty implant using CAD and CAE methods	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική των Υλικλων	el
heal.classification	Material Engineering	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται η ανάλυση και ο σχεδιασμός ενός μονολιθικού αποσβεστήρα από νανοσύνθετο υλικό για χρήση σε εμφυτεύματα ολικής αρθροπλαστικής του ισχίου, με στόχο την αύξηση του χρόνου ζωής τους, και συνεπώς την ελαχιστοποίηση των χειρουργείων αναθεώρησης γνωστά και ως revision surgeries. Αρχικά περιγράφεται η φύση του προβλήματος και οι λόγοι αστοχίας τέτοιων εμφυτευμάτων. Παράλληλα γίνεται και μια αναδρομή σε άλλες προτάσεις που έχουν γίνει για την επίλυση του εν λόγω προβλήματος. Στη συνέχεια αναλύεται η αρχή λειτουργίας τέτοιων υλικών ως strain rate independent dampers. Με βάση τα μοντέλα αυτά, καταστρώνεται μοντέλο του υλικού για ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων σε περιβάλλον ANSYS και επιβεβαιώνεται με κατάλληλα case studies η συμπεριφορά του μοντέλου που καταστρώθηκε ως strain rate independent damper. Παράλληλα χρησιμοποιούνται προχωρημένες μέθοδοι αντίστροφου σχεδιασμού για την δημιουργία 3D CAD μοντέλου ενός εμφυτεύματος ολικής αρθροπλαστικής του ισχίου που χρησιμοποιείται στα τελικά μοντέλα. Η εν λόγω Διπλωματική Εργασία αποτελεί ένα proof of concept αφενός της δυνατότητας μοντελοποίησης με χρήση μη γραμμικών μοντέλων τέτοιων υλικών σε περιβάλλον πεπερασμένων στοιχείων, και αφετέρου της δυνατότητας χρήσης τους ως αποσβεστήρων σε εφαρμογές όπου η συχνότητες διέγερσης είναι ιδιαίτερα χαμηλές. Τέλος, παρουσιάζεται η σχεδιαστική πρόταση ενσωμάτωσης ενός τέτοιου υλικού σε ένα μόσχευμα καθώς και τα αποτελέσματα της αριθμητικής μοντελοποίησης της συμπεριφοράς του σε συνθήκες απλής βάδισης σύμφωνα με εμβιομηχανικά δεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας.	el
heal.abstract	Total hip arthroplasty has become a very common surgical procedure of immense value for the quality of life of the patient, especially when middle aged or younger people are concerned. Nevertheless, one of the major issues encountered regarding younger people, is the lifetime of the implant. Revision surgeries have to take place in order to replace a worn out implant, however, they are major and high risk procedur es especially for elder patients with more than one health issues. Aim of this Diploma Thesis is to address this issue by investigating the use of nanocomposites to implant design. Most specifically, an analysis is performed to model the strain rate independent hysteresis loop of such nanocomposites and the utilization of this effect to create a monolithic strain rate independent damper incorporated to a total hip arthroplasty implant. For the creation of the monolithic damper, CNT reinforced PEEK is used, that combines high structural strength and a considerable amount of energy dissipation density. The materials are modeled for FEA modeling, using advanced material models for FEA modelling. Rigorous analysis is performed to validate the FEA modelling of the material compared to experimental and other numerical data. A 3D model of an implant is created through means of advanced reverse engineering methods implementing laser scanner and CMM measurements. Finally, a design proposal for the integration of such a monolithic damper into a total hip arthroplasty is presented. Moreover, using the material models and CAD models created, a simulation of the cyclic loading during standard walking conditions of an implant is performed and results are presented for the proof of concept.	en
heal.advisorName	Σπιτάς, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Κουλοχέρης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Στοιχείων Μηχανών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	60 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true