Modelo in silico del comportamiento biomecánico de una secuencia de capas de tejidos vivos - Moreno, Miguel José; Plazaola, Carlos Ramón (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2019)
Este trabajo tiene como objetivo establecer modelos y estrategias de análisis que permiten describir de forma más precisa y realista el comportamiento mecánico en tejidos vivos multicapas. La relevancia de este enfoque se puede evidenciar al comparar los resultados obtenidos con diferentes modelos y las teorías comúnmente utilizadas, entre ellas, lineales y no lineales. Se propuso una formulación matemática a través de teorías de elasticidad no lineal para describir el comportamiento de los tejidos vivos en una configuración multicapa con distribución no uniforme de espesores, luego se modeló computacionalmente y se obtuvo la solución a través del método de elementos finitos. La comparación entre los resultados de para una misma configuración de carga muestra una diferencia significativa entre las predicciones de las teorías lineales, esto implica que la Teoría de Contacto de Hertz y las teorías lineales deben utilizarse cuando se cumplan las suposiciones bajo las cuales fueron planteadas, el uso de la Teoría de Hertz en superficies no regulares presenta limitaciones. El uso de estas estrategias de análisis con modelos geométricos realistas nos permitirá obtener resultados más precisos del comportamiento de los tejidos vivos multicapas y por lo tanto serán de gran interés en diferentes áreas de la ciencia donde se requiera su uso. Palabras clave: biomecánica, hiperelasticidad, propiedades mecánicas, mecánica computacional, tejidos vivos.
The objective of this work is to establish models and strategies that describe with more precision and realism the mechanical behavior in multilayered living tissues. The relevance of this approach can be seen when comparing the results obtained through the implementation of different models and commonly used theories, such as, linear and nonlinear elastic theories. To describe the mechanical behavior of living tissues arranged in a multilayered configuration with non-uniform thickness distribution, a mathematical formulation was proposed based on nonlinear elastic theories. A computational model was generated based on nonlinear elastic models and a solution was obtained through the implementation of the finite element method. The comparison of results obtained when applying the same given load conditions between the proposed system with a more realistic geometry and a system with a simpler geometry show a significant disadvantage for models that use simpler geometries and linear elastic models. This implies that the Hertz Contact Theory and linear theories should only be used under the assumptions where they were validated. The use of Hertz Contact Theory on non-regular surfaces presents limitations. By applying analysis strategies that use realistic geometric models, more precise results of the behavior of multilayered living tissues Will be obtained. These results will be of great interest in different scientific areas that require this type of information. Keywords: biomechanics, hyperelasticity, mechanical properties, computational mechanics, living tissues.
Capítulo 1: Introducción. -- 1.1. Propiedades mecánicas de los tejidos vivos. -- Capítulo 2: Formulación Matemática. -- 2.1. Marco teórico. -- Capítulo 3: Modelado y simulación computacional. -- 3.1. Creación del modelo geométrico. -- Capítulo 4: Resultados y discusión. -- 4.1. Propiedades mecánicas de los tejidos. -- Capítulo 5: Conclusiones.
Tesis (
Incluye referencias bibliográficas, hojas 74-80, anexos, hojas 71-73.
MACIM
Miguel José Moreno.
Keywords: Biomecánica; Simulación por computadores; Cinemática -- movimiento; Método de elementos finitos; Ecuaciones de Lagrange; Ingeniería mecánica; Tesis y disertaciones académicas