Soluzione esercizi d'esame COMSOL - Prof. Vozzi

CONSOL ORALE 20/01/2016

1. PROTESI D'ANCA INCLINATA DI 20° (SOLAMENTE LA PROTESI) E CALCOLARNE LE DEFORMAZIONI
2. PROTESI OCULARE, BATTENTE PRESSORIO 20 mmHg. COME SI DEFORMA LA STRUTTURA?
   • Non è aria ... _{Il cavo del chip di stimolo}
   • Cioè dell'H2O avviene ne ... _{Viene tolto al momento dell'interruttore della protesi.}
3. PROTESI DI SPALLA BENETTATA NEL MOMENTO IN CUI SI PORTA UN CARICO. VALUTARE GLI STRESS ALL'INTERFACCIA. (Come applichiamo la forza?)
4. PROTEZI ROTINALE VISIVA CON PRESSIONE INTRAARINICA P=15 mmHg CON UNA DATA CORRENTE, UNA RESISTENZA OFFERTA DAL TESSUTO CEREBRALE. VALUTARE COME SI DISTRIBUISCE IL CALORE E LA DEFORMAZIONE. CREDO CHE SIA MEGLIO FARE 2 MODELLI DISTINTI.

DOMANDE ORALI

1. PROTESI DI GOMITO NELL'ESERCIZIO DELLE FLESSIONI E NEI CASO DI MASSIMA ESTENSIONE E FLESSIONE.
2. BRACCIO DI FERRO (MODELLO 3D)
3. PROTESI DI GINOCCHIO (PARTE FEMORALE). VISUALIZZARE LO STATO DI SFORZO OSSO-PROTESI CON ATTERRAGGIO IN POSIZIONE DI SQUAT DALL'ALTEZZA DI 1m.
4. PROTESI OCULARE (PROFILO DI TEMPERATURA)
5. PROTESI ROTRIALE (Analogo della Podolare)
6. VASCOLARE, DEFORMAZIONE E SFORZO CIRCONFERENZIALE PER UN ESERCIZIO SVOLTO IN UNIONE ANCHE UNO OSSIGENATO.
7. VALVOLE, TUTTE SIA MECCANICHE CHE BIOLOGICHE

la convezione presuppone un movimento di massa, mentre la diffusione = conduzione di calore) no.

Esercizio conduzione

2D assial simmetria Heat transfer >> conduction The modulo sarà così rappresentato

Disegniamo due punti che ci permetteranno di dividere il primo lato. DRAW → SPECIFY OBJECTS → POINT

r = 0.02     0.02 z = 0.04     0.1

Facciamo, Infine, lo mush, impostiamo nel risolutole il modo transiente e una finestra di osservazione intorno ai 100 s con passo 10. Facciamo un grafico di taglio e otteniamo el plot.

Andiamo su post processing >> cross section plot parameters seizoniamo tutti i tracci e otteniamo un plot.

Otteniamo un modulo che dovrà essere verificato sperimentalmente nel cui dopo 10 s la temperatura all'interno del PMMA diminuisce drasticamente e si inizia a scaldare il tessuto osseo la pistasi. Ciò va avanti finché raggiungiamo la temperatura fisiologica cioè 37 °C.

Il tluivesso conosciute quanto sale la T e per quanto spazio méN osso. Nel nostro modulo otteniamo aumenti di temperatura fino a 40 °C per spadochi pochi mm nell'osso in un tempo pari a 10 s.

Possiamo tagliare il modulo queke a maisa L analinare la sezione.

una f(x)

Nel seguente caso imponte nelle condizioni ai Boundary/monca.

orrettto priere abbiamo due materiali con moduli elastici differenti, ma

soprattutto audiamo ad applicare due fori uguali su superfici differenti

quindi due sfori differenti.

Dobbiamo, quindi, causare le corpo tramite una deformazione.

Conoscendo il modulo elastico alla struttura, che fora duo importare

pei ottenere tal deformazione?

la fora nome allo che f di una P sulla superficie.

>> POSTPROCESSING >> CROSS-SECTION PLOT e faceiamo un taglio.

Otteniamo che un corpo sente una tensione che é 10 volte minore

dell'altra.

Come såledesimo la fora?

>> POSTPROCESSING >> BOUNDARY INTEGRATION >> REACTION FORCE Y DIRECTION

Selezioniamo i tali superiori e otteniamo sui fondo allo schirmo

una F Total pei ottenere una deformazione di 0.01 della mia

struttura , pari a 7,3·10^-.

Senta l'uso di comsol:

F = 6A = ΣEA = 0.01 (0.1) 7,3·10^-10 = 7,3·10^-3 N_A^Σ

Moving Mesh

1. fui displacement
2. pusueid displacement

dr = u Δx₁ - Δx₁ dz = w

bpo poiche’ siamo in assial simmetria 2D

Condizione su boundary

Fluidodinamica

1. Symmetry Boundary >> Assial Simmetria
2. Inlet; velocità: 1e-3
3. Outlet; pressione: ╳
4. wall; moving(teaking wall) Uw = u Δx₁ - Δx₁ Vw = wt

Meccanica

1. quiver dovuto al fluido F_x=p_x, F_z=0
2. fissi pe’ motivi di comveigueia aul modulo

Moving Mesh

1. fisso dr=0; dz=0
2. spostamuto guidato dalla meccanica Δr=uΔx₁ - Δx_i dz=w

1) Profilo di temperatura all’interno dell’occhio con protesi

sperimentale di potenza 5W (7/07/2014)

>> modulo heat transfer >> conduzione >> static

>> 2D assial simmetria

NB: Anche se la geometria radiale non è perfettamente assialsimmetrica (come la posizione e la forma della protesi) è molto meglio, all’inizio, partire con un modello semplificato.

Condizione sui domini

• A: Occhio (tengo tutto insieme umor vitreo, condilo e sclera)
• B: Protesi

geometria modello D=2R=10 mm

Conducibilità | Calore specifico | Sorgente di calore

• A | Acqua | Acqua | No
• B | Silicio | Silicio | 5 W_Volume

Analisi componente femorale

• modulo 3D

Osso

Definizione di sottodomini

Condizioni al contorno

P ≈ metà peso corporeo ≈ 350 N

Carico F = ^P/₄ in direzione -z

P/4 poiché dimensiono metà polosi espusso

in N/m²

Condizione sui contorni e sui punti

• 7, 8, 9 → assiali simmetria
• 5, 4, 3 → fissi
• Resto → continuità
• Punto A

Loro puntuale in direzione z pari 0 - P₂

modulo 2

Condizioni sui domini

• 1
• Eosso
• γosso
• ρosso

• 4
• Estivi
• γstivi
• ρstivi

• 5
• Etravi
• γtravi
• ρtravi

• 6
• Eanna
• γanna
• ρanna

Eosso: matrice di rigidità dell'osso

Condizioni al contorno e sui punti

• 1, 2, 3, 4 → assiali simmetria
• 5 → fisso

altri: nessun vincolo e nessun carico

B: carico puntuale pari 0 - P₂ lungo z

Moving Mesh

Condizioni sulla mesh

• Spostamento libero
• Spostamento vincolato al campo di spostamenti della meccanica strutturale

Condizioni al contorno

• 2, 4, 6, 8 no-slip
• 1 inlet: rampa a pressione P = 40 mmHg
• 5 outlet: P=0
• 9, 10, 11, 12, 13, 14: velocità squirrelate - alta velocità di spostamento della parete (dalla meccanica strutturale)

Nota: la valvola dovrebbe aprirsi con un ΔP = 1 mmHg

Boundary 3, 7 non altri

Meccanica

• 9, 10, 11, 12, 13, 14: carico dovuto al fluido
• 3, 7 fisso (spostamento nullo)
• 1, 2, 4, 5, 6, 8 non altri

a) Appoggio a gambe divite ca 1 m

_{PIANO SAGITTALE}

• Oppossitimamente metà del peso corporeo (meno il peso della gamba) si scarica attraverso il ginocchio.

R _TERR

• Il sistema è simmetrico lungo il piano sagittale
• Sulla tubia agisce solamente una forza lungo z e contraria a R _TERR

= Piano simmetrico rispetto rispetto all'asse z. => Assimetria

Stimiamo i calcoli:

mgh = 1/2 mv²

v = sqrt(2gh)

All'impatto ci sarà una variazione della quantità di moto da mv a 0

• Massa della persona 70 kg