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- Morphological analysis of the proximal femur using CT imagesPublication . Magalhães, Kelly; Fonseca, E.M.M.; Barreira, LuísaThe main objective of this work is to evaluate the femur morphology in women, through a digital methodology using Computed Tomography or CT medical images. Because of the great variation of femur anatomy there are few detailed studies of the geometry and the femur morphology, needed to the best bone-implant fit to a patient. Recently, studies propose different techniques to be used for the design of the human femur geometry and present some results from a group of populations.
- Avaliação biomecânica de um joelho humano com osteocondrite dissecantePublication . Fernandes, Inês da Silva; Fonseca, E.M.M.; Barreira, LuísaNeste trabalho apresenta-se a avaliação biomecânica de um joelho humano feminino afetado patologicamente. A patologia é denominada de osteocondrite dissecante e tem implicações na postura e no movimento do individuo. A partir de uma tomografia computorizada (TC) foi possível obter um modelo tridimensional (3D) físico e digital. O modelo físico, obtido por prototipagem rápida, permitiu identificar a geometria aproximada às estruturas ósseas da paciente. O modelo digital possibilitou a avaliação e a análise biomecânica do joelho, através do método dos elementos finitos. Os resultados numéricos permitem identificar a zonas críticas de tensão e deslocamentos tecidulares. São obtidas conclusões sobre a identificação das possíveis zonas de lesão ou de rutura no tecido articular.
- Avaliação biomecânica de um joelho humano com osteocondrite dissecantePublication . Fernandes, Inês da Silva; Fonseca, E.M.M.; Barreira, LuísaFazer uma revisão bibliográfica sobre o joelho e a patologia osteocondrite dissecante. Utilizar uma tomografia computorizada para a construção do biomodelo tridimensional, com a configuração anatómica imposta pela patologia. Avaliar a resistência biomecânica dos tecidos do joelho através da análise da distribuição de tensões e deformações. Simular situações de carga estáticas e incrementais.
- Resistência ao fogo de lajes celulares em madeira com diferentes perfurações – análise experimentalPublication . Meireles, J.M.; Piloto, P.A.G.; Fonseca, E.M.M.; Santos, H.S.; Barreira, LuísaAs lajes em madeira são elementos estruturais com aplicação crescente, em particular na reabilitação de elementos existentes, na adequação de interiores e na construção de novas estruturas. As excelentes propriedades mecânicas, associadas a elevadas propriedades térmicas e acústicas fazem deste material uma solução possível para lajes de pavimentos e de coberturas. Para avaliação do comportamento ao fogo, foram realizados dois ensaios em lajes celulares (3 células) com diferentes perfurações (pequenos e grandes retângulos). Estas lajes são constituídas por vigas de secção retangular (tricapa casquinha) ligadas a uma armadura (vigas Kerto), com conetores metálicos SIMPSON e painéis de teto e pavimento tricapa casquinha. As lajes foram instrumentadas com termopares tipo K, termopares de discos de cobre para superfície não exposta e termopares de placa para medição da temperatura no compartimento de incêndio e nas células. Foi utilizado um forno de resistência ao fogo, com a prescrição da curva ISO834. Neste trabalho são apresentados os resultados da evolução da temperatura nos painéis perfurados, nas vigas, nos conetores e na superfície não exposta, sendo também apresentados resultados da taxa de carbonização de cada célula.
- Numerical model to assess the fire behaviour of cellular wood slabs with drillingsPublication . Fonseca, E.M.M.; Barreira, Luísa; Meireles, J.M.; Piloto, P.A.G.The main goal of this paper is to develop a numerical model to assess the fire behaviour of cellular wood slabs with different drillings. A transient thermal analysis with nonlinear material behaviour will be solved with ANSYS program. The presented numerical model is based on a constructive solution proposed by Frangi and Fontana. The numerical results obtained will be compared with the experimental results from the reference. The developed numerical model allows future studies and simultaneously characterizes the effect of perforations in wooden slabs to minimize the fire risk. The numerical model can easily be adjusted for other constructive solutions, to facilitate the verification of safety in case of fire, in buildings with several wood floors and slabs assemblies.
- Metodologia numérica e experimental na avaliação da resistência femoralPublication . Fonseca, E.M.M.; Barreira, LuísaO objectivo deste trabalho é determinar a resistência femoral em quatro pacientes do género feminino, utilizando um método experimental e numérico. O estudo incide na análise de imagens médicas de fémur de pacientes com idades próximas. Recorrendo ao tratamento de imagens médicas é possível a utilização de técnicas avançadas de engenharia para a obtenção de modelos 3D e a medição experimental da espessura cortical, em planos considerados relevantes do fémur. Para cumprimento deste objectivo, foram utilizados programas de modelação e tratamento de imagem específicos (ScanIP e ZPrint), assim como a técnica de prototipagem rápida. A avaliação numérica da resistência femoral será efectuada com o recurso à técnica de elementos finitos, através do programa ANSYS. Cada modelo do fémur 3D será submetido a idênticas condições de carregamento, permitindo obter campos de tensões em planos anatómicos considerados críticos. A metodologia numérica e experimental permitirá identificar as zonas com menor resistência mecânica, e em simultâneo avaliar a influência da espessura do osso cortical do fémur.
- Fire resistance of cellular wooden slabs with rectangular and circular perforationsPublication . Couto, David; Fonseca, E.M.M.; Piloto, P.A.G.; Meireles, J.M.; Barreira, Luísa; Ferreira, DéboraThis work presents a numerical and experimental approach in order to predict the thermal behaviour and the performance of typical cellular wooden slabs with rectangular and circular perforations when submitted to fire conditions. For this purpose a 3D numerical model was validated with different experimental tests at real scale obtained in laboratory in four cellular wooden slabs. This study was conducted in accordance with European standard (EN 1365-2, 1999) and using a fire resistance furnace which complies the requirements of European standard (EN 1363-1, 1999). The numerical temperatures show good agreement with experimental results. The numerical model can easily be adjusted for other constructive solutions, to facilitate fire safety tests, in buildings with wooden slabs used in floors or in ceilings applications.
- Estudo numérico e experimental de modos de falha em placas de aço aparafusadasPublication . Fonseca, E.M.M.; Pereira, Mário J.; Barreira, LuísaNeste trabalho será apresentado um modelo numérico utilizando o software Ansys para estudo não linear do comportamento de placas em aço, aparafusadas, quando submetidas a esforços para além da sua capacidade elástica. Serão utilizados elementos finitos sólidos e de contacto, que permitirão obter resultados dos modos de falha que ocorrem nas juntas aparafusadas sobrepostas. Serão apresentados resultados experimentais em placas com as mesmas características. Os modos de falha obtidos nos ensaios realizados, permitirão observar a resistência última das ligações, e comprovar que a resistência ao corte nas ligações, aumenta com o aumento do comprimento da zona lisa do parafuso.
- Human femur assessment using isotropic and orthotropic materials dependent of bone densityPublication . Fonseca, E.M.M.; Lima, M.J.; Barreira, LuísaThe bone mass reduction and the deterioration of the tissue micron-architecture lead to a bigger fragility of the bone and to the consequent increase of the fracture risk. For this fact, it is considered excellent the quantification of the mass density and the verification of its influence in the bone resistance assessment. The apparent density is defined as the density without fluid influence, being the effective density at that includes the marrow mass, essentially fluid. This measurement is made through the use of a gray scale values on the medical image in study. The values in Hounsfield units are determined, being this scale later converted into measure of the bone density. With this measure an exponential relation will be used allowing calculate the biomechanics properties dependence for cortical and trabecular bone. With this work it is intended to assessment the susceptible weak zones, for a human femur with 70 years old, using the finite element method through ANSYS® program. The main objective is obtaining the stresses distributions, using different values of bone density and their relation with exponential laws for isotropic and orthotropic materials properties.
- Human femur assessment using isotropic and orthotropic materials dependent of bone densityPublication . Fonseca, E.M.M.; Lima, M.J.; Barreira, LuísaThe bone mass reduction and the deterioration of the tissue micron-architecture lead to a bigger fragility of the bone and to the consequent increase of the fracture risk. For this fact, it is considered excellent the quantification of the mass density and the verification of its influence in the bone resistance assessment. The apparent density is defined as the density without fluid influence, being the effective density at that includes the marrow mass, essentially fluid. This measurement is made through the use of a gray scale values on the medical image in study. The values in Hounsfield units are determined, being this scale later converted into measure of the bone density. With this measure an exponential relation will be used allowing calculate the biomechanics properties dependence for cortical and trabecular bone. With this work it is intended to assessment the susceptible weak zones, for a human femur with 70 years old, using the finite element method through ANSYS® program. The main objective is obtaining the stresses distributions, using different values of bone density and their relation with exponential laws for isotropic and orthotropic materials properties.