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Modellierung und numerische Simulation der minimal invasiven Injektion von akrylischen Knochenzementen in osteoporotisch geschädigte Wirbelkörper innerhalb der Vertebroplastie

Subject Area Mechanics
Term from 2008 to 2014
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 61846739
 
Final Report Year 2015

Final Report Abstract

Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojekts bestand in der experimentell gestützten Modellierung des dynamischen Transferverhaltens gefüllter Elastomerwerkstoffe im Frequenzbereich sowie der Umsetzung der Materialgleichungen in einen Finite Elemente Code. Hierzu wurden zunächst geeignete Elastomermaterialien ausgewählt und in quasi-statischen und dynamischen Untersuchungen experimentell charakterisiert. Die Materialien zeigten ausgeprägte Abhängigkeiten des Speicher- und Verlustmoduls von Frequenz und statischer Vordeformation, die sich in einem Anstieg beider Moduln mit zunehmender Frequenz bzw. abnehmender Vordeformation äußerten. Das beobachtete Materialverhalten konnte durch die Erarbeitung zweier Konstitutivmodelle erfolgreich im Frequenzbereich repräsentiert werden. Weiterhin gelang die erfolgreiche Umsetzung der entwickelten Materialmodelle in den Finite Elemente Code MSC Marc. Die FE-Simulationen decken sich sehr gut mit den Validierungsmessungen von komplexeren Elastomer-Metall Strukturen und sind ebenfalls in der Lage, die Trägheitseffekte der Bauteile in Form von Resonanzen abzubilden. Letztlich konnte das Forschungsvorhaben erfolgreich abgeschlossen werden und eine performante Möglichkeit zur FE-Simulation bereitgestellt werden.

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