Metodos Numericos en lngemierfa 2009

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Metodos Numericos en Ingenieria 2009

Editores:

Antonio Huerta Eugenio Onate Antonio Rodriguez Ferran

Publicado por

Socicdad Espaiiola de Mctodos Numcricos en Ingenieria

Isabel N. Figueiredo Luis F. Menezes Antonio J.B. Tadeu

APMIAC Associa9ao Portuguesa de Meciinica Te6rica, Aplicada e Computacional

10 Socicdad Espanola de Metodos Numcricos en Ingenieria (SEMNI) Edificio C l, Campus Norte UPC Gran Capitan, s/n 08034 Barcelona, Spain www.semni.org

Metodos Numcricos en lngenicria 2009 A. Huerta, E. Onate, A. Rodriguez Ferran, I. N. Figueiredo, L. F. Menezes y A. 1. B. Tadeu (Eds.)

Primera edici6n: Junia 2009

© Los autores

lmpreso por: Artes Graficas Torres, S.L. c/ Morales 17, 08029 Barcelona, Spain

Deposito Legal: B-28307-09

ISBN: 978-84-96736-66-5

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Simulat;iio Numcrica das Altera~tiies Estruturais de Margas Compactadas quando Saturadas R. Cardoso, E.E. Alonso and S. 0/ive//a .. ....... ........................... ............ ... ..... ....... .. . 359

Simulacion 30 de Ensayos de Pulso de Gas en Roc as Arcillosas AnisOtropas D. Amedo, E. Alonso and S. 0/ive//a .............. ........................ .. ........ .............. .. ..... .. 361

MODELADO COMPUTACIONAL EN INGENIERIA DE TEJIDOS

Analise da Permeabilidadc em Suportes para Engen haria do Tecido Osseo utilizando Homogeneiz:wiio MR. Dias. P.R. Fernandes. J.M. Guedes and J.E. Fonseca ....... ............ ................. 365

Design Biomimctico de Scaffolds para a Engenharia de Tccidos H. de Amorim Almeida and P.J. da Silva Bimolo .................................................... 366

Estudio Tensional antes y despucs de Ia Distraccion Osteogcnica Mandibular en un Caso de Microsomia Hemifacial E. Reina-Romo, A. Sampietro-Fuentes, M.J. Grlme=-Benito, J.M. Garcia-A=nm; J. Dominguez and Jvf. Doh/are ................................... .............................................. 367

lnflucncia das Propriedades Materiais no Comportamento Biomecfinico do Pavimento Pclvico M.P. Parente, R.Jvf. Natal Jorge, T Mascarenlws. A.A. Femandes ami J.A. !vlartins ......... .................. ........................ .................. .......... ..... ......... ... .............. 368

Modelar;iio Computacional da Estrutura do Tecido Osseo considerando Critcrios de Rigidez e Permeabilidade P.R. Fenumdes, P.G. Coelho, H. C. Rodrigues, J.B. Cardoso cmdJ. M. Guedes ...... 369

Modelado Computacional de Ia Cicatrizacion de Heridas Profundas E. Javierre, P. Morea, J.M. Garcia-rbwr cmd M Doh/are ........................... .......... 370

Modelo Mecanobiologico de Ia lnteraccion Cclula-Sustrato .I.A. Sanz-Herrera, P. Morea, J.M. Garcia-;bwrand M Doblare ... ....................... 371

MODELADO EN BIOMECANICA COMPUTACIONAL

Analise Dinfimica da Membrana Timpfinica do Ouvido Medin C. Garbe, F. Gentil, M Parente, P. Martins and R. Natal Jorge .. .... ...... ........ ........ 375

Analisis No Lineal por el Mctodo de Elemento Finito para conocer el Efecto de Varum y Valgum de Meniscos y Cartilago Articular de Rodilla S.J. }do/ina Domingue:;:, R. Lesso Arroyo, A. Vidal Lesso, J.S. Garcia Miranda and F. Gutierre= Vera ............................................... ............ ........... .... ...................... 376

Amilisis Numcrico de un Modelo de Remodelacion Osea J.R. Femcinde=. R. 11-!artine=. J.M. Vimio and J.M Garcia-Amar ......................... .. 377

Comparacion entre el Mctodo de Elementos Naturales Implicito y Explicito. Aplicacion a Ia Flexion de Ia Rod ilia M.H. Doweidm; P. Groenenboom, B. Calvo, I. A{faro, A. Alonso cmd lvf. Doblare . 378

Desenvolvimento de Software Interactivo para Optimizar os Parfimetros de Modelos Materiais Hiperelasticos P. Martins. E. Pelia, B. Calvo, M. Doblare, T Mascarenlws, R. Natal Jorge and A. Ferreira..... ........ ......... ......... .................. ............................................................... 379

Diferentes Funciones de Densidad para Modelos Anisiltropos basados en Ia Microesfl~ra con Aplicacion a Tejido Vascular M. A. Marti11e::. 1: .·/las/rue m1d M. Doblare .. ..... .. ................ .... .. .. ...... .... .. .. .... .. .... .. .. 3H l

Efcito da l'erfunu;iio Timpanica nos Diferentes Quadrantes da Pars Tensa F Ge111il, C. Garb~:. M. Parente. !~ Martins a11d R. Natal Jorge .... .. .. ............. .... ... 382

Estudio Mec;\nico de Ia Acomodaciim en el Ojo Humano mediante el Mctodo de los Elementos Finitos R. Palma aiJ(/ ./.L. Pcre::-.·lparid o ... ....... ......... .... .. ..... ......... ... .... .. .. .. ... ..... ... ... .... .. .. .. 384

Estudio Mec:\nico de Ia Interacciiln entre Stents Autoexpandiblcs de Nitinol sobre Tcjido Cardiovascular en Tecnicas de Angioplastia Carotidea A. Garda, M.A. Martine::, E. Peiia . A. Lahorda, i\/.A. De Gregoriu and 1\/. Dub/arc ........ ...... .. ....... .... ...... .. ....... ... ..... ..... ....... ... .... .. .. .... ........ .... ... ... .. .. .. ...... .. .. 385

Estudio mediante Elementos Finitos del Efecto de Ia Rotura del Ligamento Cruzado Posterior en cl Cartilago de Ia RMula R. Mwiu::. A. Alonw, £. Pelia, B. Ca/l·u and M. Doblani ... ... ..... .... ... .. .. .... .. .. ...... .. .. 386

Estudo Biomccanico das Altenu;ues nas Estruturas Osseas llucais Provocadas pur Aparclho com Parafuso Expansor I. Braga. D. Ruclw, R. Nawl J orge, E. Las Cas as. R. Andrade m1d P Martins .... .. . 387

Estudo Numcrico e Experimental do Campo de Defonnac;oes na lnter1:1cc Osso-lmplante J . Ribeiro. H. Lopes, J. Xaricr cmd AI. llt1:: ....... .. .......... .... ..... .. ............ .. ...... .......... .. . 389

Evaluacion del Estimulo Piezoelcctrico en Ia C uraci(m de Fraeturas Humanas mediante el Mctodo de los Elementos de Contorno I< Duarte, 1\. T/u)ni, G. Beer and M. Cerrola::a ....... ....... .. .... .. .......... ..... .. .... .... .. ..... . 390

Evolucion de las Propicdadcs Mecanicas del Miocardio en cl Ventriculo Izquierdo durante el Desarrollo Fetal: Un Estudio mediante Elementos Finitos basado en un Modclo Idcalizado y Medidas Ecognllicas in-vivo E. Pelia . J. 0/u~Fon. A. A::ancot. P 1i·acqui and AI. Dub/are .. .. ...... .............. .. .... ... .. 39 1

Influence of Poroelastic Material Properties on Mechanical Responses of the Lumbar Interver tebral Disc under Compression : A Sta tistical Factorial Approach in Finite Element Analyses A. Afalandrinv . JA . P/cmell am / D. Lacro ix .. ....... ..... ...... ..... ..... ...... ... .... ... ...... .. .. .... 392

Influencia do Osso Pclvicu nos Resultados Computacionais no Componente Acetabular de uma l'rOtesc Total da Anca S. Barreto . .1. Fo lgado, P.R. Fem mulcs and J. Alonteim .. ... .. .... .... .. .. ...... .. .. ....... .. ... 393

!VIctodologia para el Diseiio y Ia Manufactura de l'r!ltesis ue Rodilla utilizando S istemas CAD/CAM Jl Esp inal Montes. R. Lesso Arru_ro. A. Co rtes J-!em cindc::, AI. Caudillo Ram ire::, A. Scinc/IL':: Rodrigue :::, S. Vera Contreras ... ... .... .... .............. ... ... .... ... .... ...... ...... ..... .. 394

Mctodos de Determin:u;ao dos Pa ramctros que lnllucncia m os Resultados da Cirurgia Phistica de Redu~,: iio Mamaria G. Smimo1· a~~<! I~ Sci .. ... ...... ..... .. .......... ........ .. ...... ... .. ... ... .. ....... .. ... .... .. ........ ........ .. ... 395

Modcla«;iio Computaciunal da Artroplastia do Ombt·u: Analise da Rcmodcla«;iio Ossea e Desgastc Articul:n· J Fulgado . C Al Quenwl. N.S Ribeiro. P R. Fem andes and.!. Monteiro 396

Model ado Numcrico del Proccso de Acomodacion del Crishtlino Humann B. Calvo, E. Lanchares. R. Namrro and M. Doh/w ·e .. .... ......... ... .. ... .. ..... .. ... .. ...... .. . 397

Modelos Multi-Escala e Efeitos Pseudo-l'lasticos na Circulac;ao Sanguinea .!. Jane/a, A. Aluum and , /. Sequeira .......... .. .. .. .. ......... .. ... ... .... ...... .. .............. .......... . 398

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Optimizaçilo Geométric::l da Prótese da Anca para Maximizllr a Estabilidade Inicial c o Desempenho a Longo Prazo R.B. RI/bel/ , .I. Fulgado {Im/ P Ro Fe/"l /CIl/dc:s ...

Predicciún de la Pérdida de Resistencill de hl Mauenl Estructural por la Modelización de La Interucción entre los Nudos y la Madera

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V Bailo, •. /. SOilÓII, F. A rriaga aI/c/ AI. G/lai/lI . ........ ........ 400

Propagação e Acumulação de Dano em Próteses de Anca Cimentadas -

Element Failurc Methud C. R. Nabois, R. M. Gll f!des (1I/d .l..-I. Silllues

Simulnção dn Contracção do M úsculo Pubovisnral T H. da Ro:a, C. Suid Sa!ell/ f>, M. Parente, AI. Pil/oai, .-1 . Lopes da ."iil\'a FilllU,

T Mascarenhas t lllc! R. Nu/a!Jorge

Simulación C omputacional de la negellcr~lciólI Ósen cn Huesos Largos usando cl Mélodo de los Elementos Finitos L A. GOI/:ále:-Turres, 1\-1..1. GÚllle: Bel/ito . .J.M. G(m:ía-A:nar al/d M. Doh/aré

( 'asfel/allo ............................... ............ .

Simulaciún Cmnputacional dei Comportamiento dei Tejido M uscular Esquelético .J. Grasa, B. Call'O, A. Alol/so- Vó: qlle:. A. Ralllíre:, F. Sorem .\', R. Osta,

M.J. Mil/lO:, P Larago: a (1I/d i\I. Duhlaré .....

Simuluciól1 dei Flujo S:mguíneo Pulsútil en Arh.'rias Coronarhls considerando la Interacción con la Pared Arterial

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D. AJka/';, F GahaldÚII Cas/illo (//ul F..J. ClIh'o PllI:lI 406

Simulación en Tiempo Real de Tejidos Blandos mediante H.cducciún de Modelos y Métodos Asintúticos Numéricos S. NiroulI/Cllldi, f. A(!àro, E. Cl/ela (j}ul F Chil/cs/ll ... ............ .. .. .... 407

Simulación Nu mérica dei Crecimicnto Tumoral a partir dei Comportamiento Mccúnico Uniceluhlr LI. Arrihas, PRoa muI I. Romero . .. ... .. ....... ..

Simulacióll por Elementos Finitos de III Fusión de la Scgundn Falange Proximal-1\'Jcdial para ali\'iur la Patologia dei Pie en Garra 1. Ba.\'oc!. R. Bec:c:rro de Bc.!IIgua . .I. C. Pmr/os tll/d M. Dohlaré ..

Simulación Tridimensional mediante Elementos Finitos de la CinemMica de ulla Rodilln Hum~lna Implantada o. T:iol'flras. R. 114/1110:, Al.H DOln:idm: IJ. ('all'O (li /ti A. A/ul1so .

MODELADO NUMÉRICO DEL COMI'ORTAIVJ\ENTO NO LlNEAL DEL HORMIGÓN

3D Behaviuur or a 4 Paramcter IsotrlJpic NOl1linear Hardening Plasticity Mudei for Concrctc E.H. Pereira aliei ,/".1. Barros

A Revie", 01" the EC8-Part 3 ASS l'SSnll'nt Procedures ror Existing RC

Struclures X. ROl/ulo, ..J. Costa muI R. Delgado

Anúlisis de Bifurcaciún Material dl'l Hormigón Arrnudo mediante lu Me(odologíu de Discontinuidadcs Fuer(cs de Continuo DL Ullem,.1. O /h 'er (l1Id .'1. E. Hucspc ....

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PROBLEMAS INVERSOS Y EVALUACIÓN NO DESTRUCTlVA

Aplicación de la Tr:msformada \ V:n'clct para Dctccción de Dasio cn Vigas Timnshclllw l. C. /-ferrera .................. ........................ .... .. ....... ... ............. .. .. .. ...... ..... .. .. .......... .. 477

Idcntificación de Dano CII Ccrámicas Picznelétricas basada co i\lndclos de Elementos de Contornu G. Rus. F Garcia. A. Súe; alui R. Galfego .. .. ..... .. .... ... ...... .. .. .. .. ... .. . ... .......... .. . ...... 478

Idcntificaciún de Par:'lmetros de 1111 AClIifcro No Conlinado utilizando cl Método dei Sistcrnn Diferencial formulado COI1 Elementos Finitos L. A Coudillo-tlIalll. S. BoteI/o mui M.A . Mordes .... .... ............ .... .. ...... ..... .. ... . 479

PROCESAMIENTO DE IIVI.'\GENES, VISUALlZAClÓN E INTERFACES

AplicU4;;io de Técnic:ls de Processamento e An~ilise de Imagem lia Amilise Automatica dll Quanti(hldc c do Tamanho do Grão em Imagens Mct:llognificas V Albllquerq1le, 7: Co\'(d" {Il1le, P Filho (/l1d.l. Tam n:s ........ .... .. ... ... ........... 4H3

Correções de BC:lIn Ullrdcning em Imagens TOn1ogdlic:ls de Amostnls Ósseas E. Sales. /. Lima, .I. T. Assis {IIul U. T. Lopes ..... ....... ... .. .. .. ........... 4R-t

Dcsarrollo de u" Método de Di:tgn{,stico As istido por Computadonl p:lra la Detecei,," de Anomalias cu Mamogrólfía Digital a tnlV('S de hl Comhin:ll:ión de Filtros y Operadores Mnrfohigicos G. GClvidia, A. C{J/Il reras. t\l Cer l'O /a::.a, W ](Jrres lIIul AI. Mo/"{ill-L al/(!r(JI'c 485

DC5:lrrollo de u" EDlUrno cu C++ y OpcnGL para la l~csoluciúlI de Problcm:ls de Cont:lcto entre Súlidos 30 R. GOII=ále= Lápe;, J . Vallepllga E.\jJil/o.m (lIId L. SÚllchc; .... .... ..

Deteeçfío de ConÍ!lcto entre Superfícies Q uádric:ls Convexas R. Porlal. L. SOllsa (IIul./. Dias .......... ... ... .. ..... .

Estudo dóiS Técnicas de Processamento de Imagem dedicadas ao Tratamento dos Map:ts de Fase

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H. Lop'·s . ./. Riheirn, R. Glledes mui M. /(,; ....... .. .. ..... 489

Influência da Atluisiçfío de Imagl'nI na A"uliação da Rugosidndc em Biomateriais: Medidas de Rugosidndl' em Cones dt' Uesilon por Microscopia de Forç:l Atômica AI. Prado, L. Lima, H. GlIsmau mui R. Sillu;o ............. .. ................. .

Método de Segmentação de Objcctos em Imagens Baseado em Contornos Ac(Í"os e Algoritmo Genético

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E. Figueircdo Chagas, D. Lalldare.l· Rodrigues (///(1 J. T{I1'ares ..................... 49 1

Obtenção dói Forma 3D de Objcctos atnlvés de Métudos Volumétricos T e. A=cl'edo. J.M. Ti:lI'are.\' (IIul ALI. l 'cc ........................... .. ................................ -191

Tritree: Segmentação de Imagens Coloridas TO. Cunha mui Vc. Da Si/m ........ ......... ........ .... ......... ..... ... .. .. ..

Visualización Científica de Datos ohtenidos median te la Aplicaciún de Métodos de Partícul:.ls en 1:, Ingcnieria H. )'él'llilla tlel'ref'O muI 1: Rt:\'es Ltipc= .................... .................................... .

Visualización Científica de Datos ohtenidos mediante la Aplicación de Métodos sin Mallas en la Ingeniería Y RC.l'es Lúp/!; a" rI J-I. )'eiTilla f-ferrem ..... ..... .. .. .... .. ....... .. .. .

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SIMULACIÓN DE PROCESOS DE CONFORMADO

Análise do Retorno Elás tico no Processo de Hidroformagcrn de Tubos Soldados R./I!l Nata! Jorge, L.M. Teixeira, M.P. Parellfe. A r'ieira olJd R.A. Valcllfc ............. 501

Aplicação da Teoria de Bifurcação Local c Instabilidade na Análise de Formabilidadc de Componentes Estampados B.D. Buco, A,Ie. Olil'eira, .I.L. A/1'L's. L.F Mene=es, K. I/o, G. Uel/llIrt1 O/ul N. 1\llori ............................................................ ,. ........... .................................... .. ... .. . 502

Dcvclopmcnt Df an Equation in a Closcd Form to prcdict the DBRF in SMF, using FEM E. Duarte, S. G. O/i l'(! ;m, L. Neamlu alld R. II'c)'lel' ........ .. ............................. .. ........ 503

EI Método de los Elementos Finitos de Partículas en Procesos de Comformado R. Wey/e/; J. c. Cal/U', J. Oliver al/d J. Hernál/de:= ................. .................................. 504

Fully Coupled Thermo·Mechanical Analysis of Multi·Pass \Velding and Melai Deposilion Processes N. Dia/ml/i, 111. Chilll1lenli, M. Cerrem OIul C. Age/et de Saracibar ...................... . 505

Modelado de Nano-Composiles: de la Reología a la Simulación de Procesos F. Chiuej'ltl, A. AIIII//OI; M . R M(I('kIe,I': A. Ma alld E. Cueto ................................... 506

Modelo Evoluti\'o para o Cocliciente de atrito de Coulomb na Simulação Numérica de Processos de Conformação Plástica AI.c. Oli\'eiro. J.L. Ah·e.\', L.F. Melle=es. R. Pad/J/anabhall anil A. Ramal/to ........... 507

Modelo Numérico para la Predicciún de Grietas en la Compactación Uniaxial en Frio de Polvos Metálicos J.A. HemlÍnde:, .I.c. Come, J. Oliver al/d M. Cajiem ........................................ ..... 508

Simulação do Processo de Rectilicação de Uma Liga de Titânio S. Sal/tos, A. Vieira t il/c/ R. Nata/ Jorge ................................................ ............. ....... 509

Simulación de estructUf:IS dcndríticas mediante un método de tipo VOF J. Lópe:, J. Hemállde:. P GÓIIIC:. F. Falira (md C Zal/:::i ....................... ................ 510

Simulación de Procesos de Exlrusión de Perfiles Huecos mediante cI Método de los Elementos Nnturales I. Alfmv, E. Cueto, J . Olillem, L. Filice, F. Gagliardi al/d F Chillesta ...... ............. 5 11

TRANS PORTE Y DI FUSIÓN

A High Resolution Pcfro\'-Galerkin i\:lcthod for the I D Convection­Diffusion-Reaction Problem P. Nadllkandi, E. Oiialc (lIId.l. Garcia ............... , ... ,,.,. ........................................ , .... 515

Acoplamiento dei Modelo CMAQ con on Modelo de Elementos Finitos para el Transporte de Contaminantes de Plumas de Chimencas A. Pere: -Fogllel alui A. O/h'er , .... " .... ... ................ "." ... " ." , .. " .. ................... ".......... 516

Análisis Aeroelástico de Puentes en el Dominio dei Tiempo 1.11. Jurado. A. Le{jll , S. Hcmáll(h.': tll/d F. Nielo .......... " ................ " ..... " ....... "" .. ". 517

Avaliação da Solução MFS em Problemas de Difusão de Calor N. Sil1lves. A. Tadell mul/. Sillloes .. "." .. " .. ,................................................ ............. 51 8

-Métodos Numéricos an Ingenieria 2009

Modelado an biomecânica computacional

ESTUDO NUMÉRICO E EXPERIMENTAL DO CAMPO DE OEFORMAÇÕES NA INTERFACE OSSO­IMPLANTE

João Ribeiro', H. LOpes', J. Xavier2 e M.Vaz3 'Escola Superior de Tecnologia e de Gestão, Instituto Pol itécnico de 8ragança, Portugal

ZOepartamento de Er'lQenharia Mecânica, Universidade de Trãs-<ls-Montes e Alto Douro, Portugal 30 epartamento de Engenharia Mecânica e Gestão Industrial, Universidade do Porto, Portugal

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RESUMO: As forramentas numéricas são actuaJmente uti lizadas na simulaÇão do oompOrtamento mocânico de biomateriais. Porém, para unta CO<TeCta análise é necessário O conhecimento illlegral da!; propriedades mecânicas destes materiais. As téGl1lcas ópticas de medição de campo ti som c:ontacl0 ",sIão bem adaptadas para 11 medição do oomportamento global da estrutura. Os dados expe!1mamals sáo uti lizad06 na delermiMç:ão das proptiOOades mecânicas e na validação d~s simutações numéricas. Neste trabalho pretende-se analisar o comportamento do tecido ósseo cortical de Ixwioo na proximidade da interlace com um im~ante metálico e sob a aoçAo da diferentes carregamentos. O osso c:onicaJ é um material com uma estrutu ,a alt~mente porosa_ o que imp<:Kle ~ medição rigoros~ dali dêlo<maçOes utillzando os métodos e~ perimentais convencionais (ex. extensómetria) . Na anfll iae Oe$l:/nvoMda utilizou-se a técnica da Corre laçã.o Oig~aI de Imagem (COI) por permitir a medição cio campo de defonnaçOcs com eltlvada resolução na região da interlace osso-i m~ant"' . Um modelo numérico da interlace osliO-imr"anle foi realizado com um c6digo comercial de Elementos Finrtos (Ansys8) . A partir das propriedades mooânicas medidas. paIa as mesmas condições de carregamento e de fronteira determinaram-se os campos de deslocamento e deformação. A comparaç:ão destes '''sllhados com os obtidoos por v ia experimentai permitiu validar ali propriedades m&eanicas determinadas a panir das mediçOcs experimentais. Na figura 1 apresenta·se a imagem da montagem util izada no ensaio experLmental

Comparando o campo de d"""~""".';do,,l,, andamento muito semelhante

Figure 2- (a) c.mpo de deslocamento. medidos COI e (b) Campo de deslocllmentO$ calculedo com MEF.