Uma iniciação à Mecânica dos Sólidos não linear com aplicações à biomecânica via método dos elementos finitos

Resumo

A crescente evolução dos conhecimentos em Mecânica dos Sólidos tem possibilitado o desenvolvimento mundial de aplicações biomecânicas muito importantes para a melhora das condições de saúde dos seres humanos. Algumas delas podem ser citadas, como as angioplastias (aumentando o diâmetro de artérias nas regiões de entupimento), a criação de corações artificiais, o projeto de próteses ortopédicas, etc. O melhor conhecimento do comportamento muscular permite a criação de dispositivos cada vez menos invasivos, gerando maior conforto e qualidade de vida aos pacientes associados. Objetiva-se o desenvolvimento de formulação bidimensional (2D) via Método dos Elementos Fiinitos para aprendizado do comportamento muscular com modelo constitutivo heterogêneo alternativo, visando generalização futura para ambiente 3D. Além deste objetivo material, a formação do aluno no curso de Engenharia Mecatrônica, nos conceitos da mecânica não linear dos sólidos aplicada à biomecânica, é por si só uma realização a ser atingida. O objetivo material pode ser resumido em: estudar modelo constitutivo uniaxial de Hill para materiais biomecânicos visando implementação em elementos de fibras imersas em meios contínuos. Adaptar ferramenta de análise não linear geométrica de sólidos deformáveis (2D) reforçados com fibras passivas para considerar fibras ativas, visando aplicações em biomecânica. Adaptar gerador de fibras sinuosas (disponível) para contemplar as geometrias fascicles. Fazer testes iniciais da formulação em exemplos estáticos de estruturas musculares simples utilizando modelo constitutivo de Saint-Venant-Kirchhoff no tecido passivo. Testes biomecânicos simples (2D) de forças ativas em estruturas articuladas (braço) com estudo da anatomia básica e discretização bidimensional ilustrativa.(AU)