Issue 22

D. Cerniglia et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 22 (2012) 56-68; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.22.07 67 Come riassunto dalla Tab. 2, il grado di correlazione tra i dati sperimentali e numerici varia da un minimo di 94 %, per la condizione a 30°, ad un massimo di 97% per la condizione a 0°. Di conseguenza è possibile affermare che le procedure utilizzate per la determinazione dell’area di contatto sono entrambe efficaci ed in grado di fornire risultati molto attendibili. La procedura numerica può essere usata per determinare l’area di contatto per diversi angoli e per diversi carichi. Essa, inoltre, ha il vantaggio di poter essere utilizzata durante la fase di progettazione al fine di ottimizzare le geometrie delle superfici, riducendo la pressione al contatto e, conseguentemente, aumentando la vita utile della protesi. La tecnica ad ultrasuoni, invece, può essere efficacemente usata per validare i dati numerici successivamente alla fase di realizzazione del prototipo. Forza applicata Angolo Raggio sperimentale Raggio numerico Grado di correlazione 900 N 0 ° 3.1 mm 3.2 mm 97 % 2700 N 30 ° 3.5 mm 3.7 mm 94 % Tabella 2 : Grado di correlazione tra i risultati sperimentali e numerici, ottenuti per le due tipologie di carico e  . Table 2 : Correlation between the experimental and numerical results for the two loading conditions. Allo stato attuale non è possibile confrontare i dati relativi al calcolo della pressione massima agente all’interfaccia, ottenuti esclusivamente per via numerica. I risultati ottenuti, tuttavia, mostrano un elevato grado di sollecitazione del polietilene che risulta stressato oltre il limite di snervamento ma al di sotto del carico di rottura. C ONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI n questo lavoro è stata eseguita un’indagine sull’area di contatto fra le componenti della protesi Multigen Plus della Lima-Lto. Sono stati utilizzati e confrontati due differenti approcci: numerico e sperimentale. Lo stato del contatto è stato studiato inizialmente dal punto di vista numerico attraverso il metodo agli elementi finiti. La forma della protesi è stata acquisita tramite lo scanner 3D COMET 5 e, successivamente, sono stati realizzati gli assemblati modelli CAD per le due condizioni di carico (0° e 30°) analizzate. Le condizioni al contorno imposte durante la messa a punto delle simulazioni FEM sono state tali da riprodurre sperimentalmente il setup di carichi e vincoli utilizzato per le prove sperimentali. Il metodo ad ultrasuoni, basato sulla tecnica pulse-echo, è stato usato per determinare il coefficiente di riflessione R, valutato come rapporto dei due segnali acquisiti nel medesimo punto, in presenza e in assenza di carico. I risultati ottenuti mostrano un alto livello di correlazione fra l’approccio numerico e quello sperimentale. La procedura numerica, utilizzata nella fase di prototipazione virtuale, permette lo studio di diverse soluzioni in tempi ridotti e con costi contenuti, e può favorire la ricerca di soluzioni ottimali in grado di migliorare le prestazioni e la vita utile delle protesi. Gli ultrasuoni possono, invece, essere utilizzati per validare i dati numerici effettuando le verifiche sui prototipi fisici. Gli sviluppi futuri riguarderanno lo sviluppo e la validazione di una procedura per la stima della pressione al contatto a partire dai dati sperimentali. Per far ciò si potrà fare ricorso ad un approccio misto teorico/sperimentale, effettuando una correlazione tra la pressione calcolata per via analitica mediante la teoria di Hertz e il livello di riflessione ultrasonora, registrato all’interfaccia del contatto. In questo modo si potrebbe ottenere una curva di calibrazione, necessaria per esprimere il legame tra coefficiente di riflessione e la pressione nominale di contatto, da utilizzare come chiave di lettura delle mappe cromatiche, al fine di determinare i valori di pressione corrispondenti nelle zone interessate al contatto. B IBLIOGRAFIA [1] F. Barney Le Veau, Biomeccanica del movimento umano, Verducci Editore (1993). [2] J. B. Morrison, J. Biomech., 3 (1970) 51. [3] T. Ingrassia, L. Nalbone, V. Nigrelli, D. Tumino, V. Ricotta, Int. J. Interactive Design Manufacturing, (2012) 1, DOI: 10.1007/ s12008-012-0167-7. [4] M.L. Harris, P. Morberg, W.J. Bruce, W.R. Walsh, J. Biomech, 32 (1999) 951. [5] J. J. Liau, C. C. Hu, C. K. Cheng, C. H. Huang, W. H. Lo, Clin. Biomech., 16(2) (2001) 160. I