Dise˜no de dispositivo ortésico para miembro inferior

Se realizó una nueva revisión bibliográfica para encontrar datos de prueba de diversos polímeros comerciales que pudieran usarse para esta aplicación con los cuales se determinaron los valores de los elementos del modelo. Finalmente, la ecuación diferencial del modelo se resolvió numéricamente teniendo en cuenta que los elementos del modelo pueden ser lineales o no lineales, teniendo en cuenta las posibilidades de subestimación y sobreestimación de los resultados.

Introducci´ on

El tamaño inicial de la lesión fue de un diámetro transversal de 15 mm. El resultado obtenido en el paciente luego del procedimiento quirúrgico se muestra en la Figura 1.1 f.

Objetivos especificos

Es por esto que surgió la motivación de realizar un dispositivo ortopédico no invasivo, que permita al paciente continuar practicando deportes sin dolor ni riesgo de empeorar la lesión en el futuro.

Revisi´ on bibliogr´ afica

La relajación de la tensión se produce a una velocidad de deformación constante, mientras que la fluencia de un cuerpo viscoelástico. La Figura C.9 presenta la aceleración máxima promedio en función de la altura de caída.

Planteo inicial del problema 13

Ensayos para determinar las aceleraciones m´ aximas que so-

• Ca´ıda libre para diferentes alturas con un mismo calzado 17

La figura A.8 muestra la naturaleza de la curva de relajación de tensiones para un cuerpo Zener viscoelástico. Las ecuaciones mencionadas anteriormente permiten obtener el tiempo de relajación en función de la temperatura.

Modelos te´ oricos de materiales para el calzado. 22

Modelo de Kelvin-Voigt

Se observa que los esfuerzos en el amortiguador y el resorte están divididos y la deformación en cada pata es la misma para la condición de equilibrio. El cambio de deformación con el tiempo a tensión constante se puede derivar matemáticamente de la ecuación constitutiva anterior mediante integración y considerando la condición inicial (t = 0).

Modelo de 3 par´ ametros: Modelo de Zener

Suponiendo que la tensión se aplica instantáneamente y permanece constante en σ0 y la deformación instantánea es ε0. Al eliminar la carga constante durante la fluencia, la carga se recuperará parcialmente.

Determinaci´ on de las constantes del modelo de Zener

• Determinaci´ on del tiempo de relajaci´ on

Esta última ecuación implica que el tiempo de relajación es inverso a la frecuencia angular en el pico de E00. Si se conoce el tiempo de relajación a una determinada temperatura, a su vez se puede transferir a otra temperatura a partir de la ecuación de Williams-Landel-Ferry (WLF).

Materiales a evaluar

La variación de la deformación con la deformación y su posterior recuperación se muestra en la Figura A.4. Por lo tanto, se observará que la deformación neta va por detrás de la tensión en la escala de tiempo. Las propiedades que se muestran en la figura A.12 muestran la naturaleza de estas propiedades en función de la frecuencia (w).

Modelo de Zener. 35

Las zonas de apoyo de los diferentes materiales se seleccionaron siguiendo el mismo criterio que en el apartado anterior. Una vez más se puede concluir que una suela de 40 mm de espesor fabricada con estos materiales no es suficiente para cumplir los objetivos planteados. Esto indica que con un mayor espesor de suela se podrían cumplir las expectativas.

Discusi´ on acerca de soluciones alternativas

El cambio de tensión con el tiempo puede ser rápido o lento dependiendo de las propiedades del material. Para voltaje constante, la derivada del voltaje es cero, por lo tanto:. Mientras que el elemento de Maxwell se comporta como un fluido newtoniano y muestra una relajación total de la tensión.

Esto significa que a una determinada temperatura, cuando el tiempo de relajación coincide exactamente con el período de tiempo de la tensión oscilatoria, se produce la pérdida. La dependencia de la frecuencia de las propiedades viscoelásticas dinámicas implica el tiempo de relajación de los segmentos de la cadena. La temperatura de transición vítrea (Tg) es una medida de la flexibilidad de un polímero.

La prueba DMA en la Figura D.4 se realizó a 1 Hz y una velocidad de calentamiento de 2 K/min.

Modelo de Zener: Caracter´ısticas no lineales. 58

Resoluci´ on con elementos no lineales con ´ area de pisada varia-

Comparaci´ on de las tres resoluciones

La naturaleza de la relajación del estrés y la fluencia en el cuerpo depende de las funciones dependientes del tiempo φ(t) y Ψ(t), respectivamente, con valores extremos en t = 0 y t. En la Figura A.6 se muestra una representación de la deformación por fluencia bajo carga constante y la recuperación de la deformación cuando se elimina la carga. A medida que aumenta la temperatura, aumentarán tanto el módulo de pérdida como el factor de pérdida.

Conclusiones y trabajos futuros 68

Trabajos futuros

El componente elástico de un polímero resiste la deformación inmediatamente y recupera su alargamiento total después de la inversión de la fuerza externa. Por el contrario, un polímero reducirá internamente la tensión hasta el límite de la tensión elástica, si la deformación se detuviera, debido al reordenamiento de las cuerdas a su configuración original, ya que las cuerdas pueden fluir. En este caso, para simplificar la naturaleza dinámica, se considera el estrés o la distorsión armónica simple.

Viscoelasticidad lineal

La recuperación de la fluencia al eliminar la tensión es la desaceleración de las moléculas que tienden a volver a su configuración original. Si se aplica un voltaje constante, el voltaje disminuirá gradualmente en función del tiempo. Si se aplica una tensión constante, la deformación aumentará en función del tiempo porque el material fluirá para liberar la tensión.

Relajaci´ on y retardo

Se observa que a una tasa de deformación constante (˙ε), la tensión y la deformación aumentan con el tiempo para el cuerpo viscoelástico de Maxwell. Con una tensión constante σ0, la deformación aumenta monótonamente para el elemento viscoelástico de Maxwell. Tanto el límite elástico como el de recuperación tienen valores límite para este modelo.

Propiedades viscoel´ asticas din´ amicas

Relajaci´ on de los segmentos de la cadena

En resumen, un polímero se comporta de manera diferente cerca de la región de transición vítrea y lejos de ella. La naturaleza de la curva dependiente de la frecuencia para el módulo de almacenamiento, el módulo de pérdida y el factor de pérdida de los parámetros viscoelásticos dinámicos se representa en la Figura A.11. La Tg de un polímero tiende a disminuir al aumentar la longitud de las ramas.

Efecto de la temperatura

Propiedades din´ amicas

La temperatura a la que se produce el pico de pérdida depende en gran medida de la frecuencia de la medición. Además, en este punto el tiempo de relajación es exactamente el inverso de la frecuencia angular de la fuerza dinámica. Esta región más allá de la temperatura de transición es la meseta gomosa donde el módulo de almacenamiento y la pérdida son bajos.

Dise˜ no de sistemas de pol´ımeros para amortiguaci´ on de vibra-

Introducci´ on

Se ha observado una variación similar cuando se representa la amortiguación en función de la temperatura. Sin embargo, aumentar la frecuencia de los ciclos de energía tiene el efecto opuesto al aumento de la temperatura. El volumen libre de un polímero aumenta al aumentar la temperatura y se vuelve suficiente para iniciar el movimiento segmentario en Tg.

Transici´ on v´ıtrea de los pol´ımeros

Cuando los segmentos comienzan a moverse, los demás segmentos lo resisten y la energía se disipa debido a la fricción interna. La variación de la funcionalidad y la longitud de la cadena juega por tanto un papel muy importante a la hora de adaptar el polímero termoendurecible a una amplia gama de materiales para su aplicación en la amortiguación de vibraciones. Si bien se puede usar una resina epóxica bifuncional de cadena larga para fabricar un epóxico de alta amortiguación, se puede usar una variedad de cadena más corta para aplicaciones de amortiguación de temperatura media y alta sin comprometer la fluencia, la durabilidad o la amortiguación de alta temperatura. falla mecánica.

Estudio de la marcha normal (Caminata)

Tiempos de marcha

Uno inicia el contacto con el talón mientras que el otro, cerca del dedo hacia abajo, está sostenido por la cabeza del primer metatarsiano y la punta del dedo gordo. Segundo doble apoyo: Este es simétrico al primer doble apoyo, pero aquí el pie que antes se elevaba es el que ahora hace contacto con el talón, finalizando su periodo de oscilación.

Fases de apoyo plantar durante caminata

Aunque esta es la forma más simple, ocurre en sólo el 30% de los individuos.

Din´ amica de la marcha normal

Fuerza de reacción vertical: Esta fuerza traduce los desplazamientos verticales del centro de gravedad. En un golpe con el talón, cuando el cuerpo es impulsado hacia arriba para pasar sobre la pierna de apoyo, la fuerza de reacción del suelo aumenta. Fuerza de reacción lateral: Esta fuerza, que como se puede observar en la figura B.6 es de muy baja intensidad, traduce los desplazamientos laterales del centro de gravedad.

Estudio de la marcha durante la carrera

Mec´ anica de las pisadas de aterrizaje

Este tipo de pista de aterrizaje tiene dos puntos de impacto: el primero se considera que actúa como fuerza de frenado, frenando. La mayoría de los corredores de larga distancia a baja velocidad tienen este tipo de pista de aterrizaje. B.10(b)), la pierna rota externamente, transfiriendo energía a través de la parte exterior de la rodilla.

Din´ amica de la carrera

La Figura C.4 muestra el diagrama de bloques mediante el cual se obtienen los datos. La Figura D.2 muestra que la prueba se realizó para 2 tipos de CR. Para el análisis DMA que se muestra en la Figura D.8, se utilizó material PEA-co-IP.

Presentaci´ on de ensayos realizados 111

Ensayo 1: Ca´ıda libre desde distintas alturas, con un mismo

El objetivo de esta prueba es analizar el efecto de la longitud sobre el impacto en el tobillo del paciente y comparar con los resultados obtenidos en el apartado 2.1. La Tabla C.1 muestra el análisis estadístico realizado para las muestras obtenidas. Entre 18 y 30 cm es el rango de valores que se pueden tomar como válidos para realizar una comparación con el trote; resultados similares a los obtenidos en el apartado anterior.

Ensayo 2: Ca´ıda libre desde la misma altura, con diferentes

Se puede observar que en este intervalo el pico de aceleración que se midió empíricamente tiene el mismo valor, 15 a/g. Resumiendo los resultados y gráficos (figura C.12), se puede observar que con zapatillas para correr y una plantilla ortopédica es posible reducir el impacto en un 25% respecto a realizar la misma acción descalzo. Además, se puede concluir que la variación del zapato incide directamente en la variación de aceleración que sufre el tobillo al realizar actividad física.

Ensayo 3: Caminata en el lugar, sin calzado

La prueba DMA se realizó en modo multifrecuencia entre 1 Hz y 10 Hz a una velocidad de calentamiento de 2 K/min. La prueba DMA obtenida en la literatura, Figura D.3, se realizó a una frecuencia fija de 1,5 Hz a una velocidad de calentamiento de 3 K/min. Se basa en un modelo de un solo grado de libertad con una configuración de elementos elásticos y un amortiguador como se muestra en la Figura E.1.

Materiales a evaluar 123

Caucho de cloropreno (CR)

Caucho de nitrilo (NBR)

Poliuretano

Silicona

Caucho but´ılico

Poly (ethyl acrylate) (PEA)

Estimation of vertical ground reaction force during running using neural network model and uniaxial accelerometer. The effect of running shoes with neutral cushioning on the intra-articular force in the haemophilic ankle.

Mezcla de CR y NBR