Resumen de Estudio de diseño óptimo de una férula de miembro inferior con patrones de distintas geometrías

Miguel Aquino, Isaías Caicedo, Jorge Sebastian Buñay Guamán, Edwin R. Pozo Safla

• español

  En el presente documento se realizó un estudio comparativo entre varios diseños de una férula de miembro inferior que cuentan con una geometría diferente, lo cual permitió determinar el diseño óptimo en cuanto a la masa, deformación, esfuerzo y factor de seguridad. Para el desarrollo del diseño se utilizó el software CAD SolidWorks para dibujar y adaptar las condiciones requeridas, tomando un patrón de referencia en donde se ubicaban las diferentes geometrías elegidas para su estudio (circulo, triangulo, hexágono, rombo y elipse). A partir de estas consideraciones, se procedió a realizar el análisis estructural en el software ANSYS como un sólido 3D mediante el uso de los métodos de elementos finitos y a través del mejoramiento de la malla para obtener resultados que nos permitan realizar una comparación entre ellos y que estén amparados por la curva de convergencia. Finalmente, se obtuvo como resultado variaciones entre los elementos en cuestión y se determinó que la geometría elipsoidal tiene las mejores características de masa, esfuerzo y factor de seguridad, sin embargo, tiene una ligera elevación en la deformación de aproximadamente 1 mm de diferencia. Mientras que la geometría triangular mostró tener ventajas y desventajas, colocándose como una segunda opción y la geometría hexagonal obtuvo desfavorables resultados en cuanto a esfuerzo y factor de seguridad.

• English

  In this document, a comparative study was carried out between several designs of a lower limb splint that have a different geometry, which allowed determining the optimal design in terms of mass, deformation, effort and safety factor. For the development of the design, SolidWorks CAD software was used to draw and adapt the required conditions, taking a reference pattern where the different geometries chosen for study were located (circle, triangle, hexagon, rhombus and ellipse).

  Based on these considerations, the structural analysis was carried out in the ANSYS software as a 3D solid through the use of finite element methods and through the improvement of the mesh to obtain results that allow us to make a comparison between them and that are covered by the convergence curve. Finally, variations between the elements in question were obtained as a result and it was determined that the ellipsoidal geometry has the best characteristics of mass, effort and safety factor, however, it has a slight elevation in the deformation of approximately 1 mm difference. While the triangular geometry showed advantages and disadvantages, being placed as a second option and the hexagonal geometry obtained unfavorable results in terms of effort and safety factor.

• português

  Neste documento, foi realizado um estudo comparativo entre vários desenhos de tala de membro inferior que possuem uma geometria diferente, o que permitiu determinar o desenho ótimo em termos de massa, deformação, esforço e fator de segurança. Para o desenvolvimento do projeto, foi utilizado o software CAD SolidWorks para desenhar e adaptar as condições requeridas, tomando um padrão de referência onde se localizavam as diferentes geometrias escolhidas para estudo (círculo, triângulo, hexágono, losango e elipse). Com base nessas considerações, a análise estrutural foi realizada no software ANSYS como um sólido 3D através do uso de métodos de elementos finitos e através do aprimoramento da malha para obter resultados que nos permitem fazer uma comparação entre eles e que são abordados por a curva de convergência. Por fim, obtevese como resultado variações entre os elementos em questão e determinou-se que a geometria elipsoidal possui as melhores características de massa, esforço e fator de segurança, porém, possui uma leve elevação na deformação de aproximadamente 1 mm de diferença. Enquanto a geometria triangular apresentou vantagens e desvantagens, sendo colocada como segunda opção e a geometria hexagonal obteve resultados desfavoráveis em termos de esforço e fator de segurança.