Identificação das propriedades elásticas do tecido ósseo cortical usando o ensaio de Arcan modificado

O objetivo principal desta dissertação é realizar um estudo de sensibilidade, propondo uma nova cofiguração para o ensaio de Arcan (removendo os entalhes) de modo a identificar com um único ensaio todas as propriedades elásticas do tecido ósseo cortical no plano longitudinal tangencial (EL, ET , GLT e νLT ). Numericamente, foi desenvolvido um algoritmo de análise para obtenção de uma configuração adequada para o ensaio de Arcan modificado - sem entalhes - (comprimento entre as amarras (L) e ângulo de carregamento em relação ao eixo longitudinal do provete (θ)) considerando a simulação pelo método dos elementos finitos combinada com um método de identificação inverso, neste caso o método dos campos virtuais. Os resultados mostraram que: as propriedades elásticas podem ser identificadas em simultâneo numa única configuração de ensaio, expeto o termo associado ao coeficiente de Poisson (νLT ) ; as funções objetivo globais escolhidas não têm em conta as propriedades individuais, podendo conduzir a erros na sua identificação. Foram aplicados dois métodos para a determinação das derivadas parciais do campo dos deslocamentos, método de ajuste de uma função polinomial 2D a uma superfície e método baseado nas diferenças finitas. Estes métodos conseguiram identificar três propriedades elásticas (EL, ET , GLT ) a partir dos resultados numéricos. Experimentalmente, foram realizados ensaios mecânicos em provetes de tecido ósseo cortical de bovino, aplicando a geometria obtida pelo simulador numérico (L = 15 e θ = 45o ). Os campos de deformações e as tensões foram obtidos a partir da medição do campo de deslocamentos da zona entre amarras, fornecidos pela técnica de correlação digital de imagem, e a medição da carga aplicada durante o ensaio. Experimentalmente contudo foi apenas possível identificar com robustez o módulo de corte do material.