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Tipo: Dissertação
Título: Desenvolvimento de um equipamento portátil para ensaios de tração em materiais biológicos
Autor: OLIVEIRA, Gustavo Moreira 
Primeiro orientador: SHIMANO, Marcos Massao
Primeiro co-orientador: MARQUES, Vinícius Abrão da Silva
Resumo: Dentre os vários tipos de materiais biológicos, os tecidos conjuntivos moles são responsáveis por ligar, suportar e proteger o corpo humano. Dos estudos realizados com estes tipos de tecido, destaca-se a avaliação das propriedades mecânicas destes materiais, as quais são essenciais para conhecer o seu comportamento e embasar o desenvolvimento de novas técnicas de tratamentos de lesões e implantes. Um dos métodos mais simples e mais utilizados para a obtenção das propriedades mecânicas é o ensaio de tração. Apesar da relativa simplicidade, nota-se que esse tipo de método geralmente requer um processo de conservação do corpo de prova até a realização do ensaio, o que pode levar a alterações em suas propriedades. Visto a dificuldade dos pesquisadores de realizar o ensaio de tração logo após a retirada do material biológico, o objetivo deste trabalho foi construir um equipamento capaz de realizar os testes nos locais onde ocorre a retirada. O projeto foi dividido nas montagens mecânica, eletrônica e na validação das medidas para utilização em materiais biológicos. A primeira etapa foi composta pela idealização da estrutura mecânica e dos mecanismos do sistema de tração do equipamento, para tal, optou-se por utilizar o alumínio na composição da maioria das peças. Após o processo de desenho 3D e testes em programas de simulação computacional, a máquina foi construída e integrada a parte eletrônica. O desenvolvimento da eletrônica foi feito com módulos de fácil acesso no mercado, possibilitando uma prototipagem rápida, visando a obtenção de resultados para a validação do protótipo. Um relógio comparador foi utilizado para a medição da deformação do corpo de prova e pesos-padrão foram usados para a validação da medida da força durante o ensaio. O processo de validação da deformação foi realizado em 12 grupos variando os seguintes fatores: carga, velocidade e posição. Desta maneira, calculou-se os erros e os intervalos de confiança. O intervalo da média do erro da medida do deslocamento foi de 0,0132 +/- 0,0064 mm. Já a estimativa intervalar da média do erro da medida da força obtida foi de –0,0004 e 0,0012 kgf. Portanto, por se tratar de uma material com característica anisotrópicas e baseando-se em trabalhos os quais mostram as variações deste tipo de material, concluiu-se que a máquina atende a essa aplicação, pois os erros obtidos são menores que a menor variação destas medidas.
Resumo: Among the various types of biological materials, the connective tissues are responsible for binding, supporting and protecting the human body. Of the studies carried out with these tissue types, an evaluation of the mechanical properties of these materials is essential to know their behavior and to base the development of new techniques implants and of lesions’ treatment. One of the simplest and most widely used methods for obtaining mechanical properties is the tensile test. Despite the relative simplicity, it is noted that this type of method generally requires a process of preservation of the specimen until the test is performed, which may lead to changes in its properties. Considering the difficulty of the researchers to perform or test traction soon after a removal of the biological material, the objective of this work is to construct an equipment capable of performing the tests in the places where the withdrawal occurs. The project was divided into mechanical, electronic and measurement’s validation for use in biological materials. The first stage was composed by the idealization of the mechanical structure and the mechanisms of the traction system of the equipment, for that, it was chosen to use aluminum in the composition of most pieces. After the 3D design process and tests in computer simulation programs, the machine was built and integrated into the electronic part. The development of the electronics was done with modules of easy access in the market, enabling rapid prototyping aiming at obtaining results for the validation of the prototype. A comparator watch was used to measure the deformation of the test piece and standard weights were used for the validation of the force measurement during the test. The deformation validation process was performed in 12 groups, varying the following factors: load, speed and position. In this way, the errors and the confidence intervals were calculated. The mean displacement error interval was 0.0132 +/- 0.0064 mm. Meanwhile the interval estimate of the mean of the force measurement error was -0.0004 and 0.0012 kgf. Therefore, because it is a material with anisotropic characteristics and based on works that show the variations of this type of material, it was concluded that the machine meets this application, because the obtained errors are smaller than the smallest variation of these measures.
Palavras-chave: Material biológico.
Ensaio de tração.
Tecido conjuntivo mole.
Propriedades mecânicas.
Biological material.
Tensile test.
Soft tissue.
Mechanical properties.
Área do CNPQ: Interdisciplinar
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da instituição: UFTM
Departamento: Instituto de Ciências Tecnológicas e Exatas - ICTE::Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
Programa: Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica
Citação: OLIVEIRA, Gustavo Moreira. Desenvolvimento de um equipamento portátil para ensaios de tração em materiais biológicos. 2018. 68f. Dissertação (Mestrado em Inovação Tecnológica) - Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2018.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Data do documento: 23-Mar-2018
Appears in Collections:Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica

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