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dc.contributor.authorFurtado, Nathan Meni
dc.date.accessioned2022-10-05T12:16:49Z
dc.date.available2022-10-05T12:16:49Z
dc.date.issued2022-04-07
dc.identifier.citationFURTADO, Nathan Meni. Otimização topológica para obtenção de nova geometria de órtese suro podálica. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16801.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16801
dc.description.abstractWith the improvement in current medicine, many diseases that were once fatal are now manageable with the advances in existing treatments and surgeries, but because of the increased survival, we also have an increase in the number of people who suffer from some physical sequel. To complement the treatment, orthoses are widely used, as they are body external mechanisms that aim to support, relieve or recreate the functioning of an affected limb. The AFO (Ankle-Foot Orthosis) or suropodal orthosis is one of the orthoses currently used for victims of stroke, multiple sclerosis and among other diseases, who suffer deviation sequels related to the ankle and foot. With the increase in stroke survivors in Brazil, the demand for the orthosis, which is provided free of charge by the SUS and which still manually manufactured by physical therapists in the units, has increased. With all this problem, studies to improve the AFO orthosis are large, aiming to solve, for example, the manufacture of more comfortable and optimized models through additive manufacturing, the use of lighter and more resistant materials such as carbon fiber and creation of new optimized and customized designs for the users. All approaches find a major barrier in the complexity of biomechanics, where the efforts of a person's gait are complex and vary with each individual or type of sequel, and the traditional AFO tries to be a middle ground that serves everyone. Therefore, the present work seeks to study one of these areas in order to improve the designs and generate savings for the production of orthotics in the Brazilian health system and serving as support for further research in the area. The chosen area was the simulation of an AFO model through topological optimization, a methodology that uses an algorithm to minimize/maximize the orthosis properties, in order to obtain a new design that is lighter (less volume) and equally resistant. For this, an optimization methodology was applied in the software ABAQUS, which sought to minimize the strain energy of the orthosis while fixing the volume reduction in a percentage (70% of the original volume, for example). In total, three optimizations were simulated with a reduction of 30%, 50% and 70% of the original orthosis volume, and from the results it was possible to arrive at a new proposed design of the AFO with a reduction of 30% of the original volume, which had results of mechanical strain close to the original. The results also validate the usefulness of the proposed methodology through the software ABAQUS, which can serve as a basis for new simulations in AFO orthoses or other orthoses.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectAFOpor
dc.subjectOtimização topológicapor
dc.subjectÓrtesepor
dc.subjectTecnologia assistivapor
dc.subjectTopological optimizationeng
dc.subjectOrthosiseng
dc.titleOtimização topológica para obtenção de nova geometria de órtese suro podálicapor
dc.title.alternativeTopological optimization to obtain a new geometry of an ankle foot orthosiseng
dc.typeTCCpor
dc.contributor.advisor1Shiki, Sidney Bruce
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0573973677787523por
dc.description.resumoCom a melhoria na medicina atual muitas doenças que antes eram fatais hoje são contornáveis com o avanço nos tratamentos e cirurgias existentes, porém, com aumento da sobrevivência temos também um aumento no número de pessoas que sofrem com alguma sequela física. Para complementar o tratamento órteses são amplamente utilizadas, pois, são mecanismos de tecnologia assistiva, externos ao corpo que visam sustentar, aliviar ou recriar o funcionamento de um membro afetado. A órtese AFO (Ankle-Foot Orthosis) ou órtese suro podálica é uma das órteses utilizadas atualmente para vítimas de AVC, esclerose múltipla e entre outras doenças, que sofrem sequelas de desvios relacionados ao tornozelo e ao pé. Com o aumento de sobreviventes de AVC no Brasil, maior se mostrou a demanda pela órtese, que é fornecida gratuitamente pelo SUS e que ainda é fabricada de maneira manual pelos fisioterapeutas nas unidades. Com toda essa problemática, os estudos para a melhoria da órtese AFO são amplos, visando resolver, por exemplo, a fabricação de modelos mais confortáveis e otimizados através de manufatura aditiva, a utilização de materiais mais leves e resistentes como a fibra de carbono e criação de novos designs otimizados e personalizados para os usuários. Todas as abordagens encontram uma grande barreira na complexidade da biomecânica, em que os esforços do caminhar de uma pessoa são complexos e variam com cada individuo ou tipo de sequela, sendo que a AFO tradicional tenta ser um meio-termo que sirva a todos. Sendo assim, o presente trabalho busca estudar uma dessas áreas em busca de melhorar a geometria das órteses e gerar economia para as produções de órteses no sistema de saúde brasileiro e servindo de apoio para mais pesquisas na área. A área escolhida foi a simulação de um modelo de AFO através de otimização topológica, metodologia que utiliza de um algoritmo de minimização/maximização de propriedades da órtese, de modo a se obter um novo design mais leve (menor volume) e igualmente resistente. Para isso foi aplicada uma metodologia de otimização no software ABAQUS, em que buscou-se minimizar a energia de deformação da órtese enquanto se fixou a redução do volume em um percentual (70% do volume original, por exemplo). No total foram simulados três otimizações com redução de 30%, 50% e 70% do volume original da órtese, sendo que a partir dos resultados foi possível chegar a um novo design proposto de órtese AFO com redução de 30% do volume original, que teve resultados de esforços mecânicos próximos ao original. Os resultados também validam a utilidade da metodologia proposta através do software ABAQUS, podendo servir de bases para novas simulações em órteses AFO ou outras órteses.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINASpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8589456629873989por
dc.publisher.courseEngenharia Mecânica - EMecpor


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