Relação entre rigidez de fixador externo e quantidade de pinos: análise computacional por elementos finitos

Abstract

OBJETIVO: Analisar a rigidez da montagem de um fixador externo tipo plataforma, segundo diferentes números de pinos em cada clamp. MÉTODOS: Realizou-se simulação computacional do fixador externo dinâmico modelo Cromus tamanho grande (Baumer S.A.) por elementos finitos, conforme a norma ASTM F1541. Os modelos foram gerados com, aproximadamente, 450.000 elementos tetraédricos quadráticos. Compararam-se as montagens com dois, três e quatro pinos tipo Schanz com 5,5mm de diâmetro em cada clamp. Cada modelo foi submetido à força máxima de 200N, dividida em 10 sub-steps. Para os componentes foi assumido comportamento do material linear, elástico, isotrópico e homogêneo. Para cada modelo, avaliou-se a rigidez da montagem e a distribuição de tensão de Von Mises. RESULTADOS: A rigidez do sistema foi de 307,6N/mm para dois pinos, 369,0N/mm para três e437,9 N/mm para quatro. CONCLUSÃO: Os resultados demonstram que quatro pinos tipo Schanz por clamp promovem aumento de rigidez de 19% em relação à configuração com três e 42% em relação à configuração com dois. Maiores tensões ocorrem para configurações com menor quantidade de pinos. Nos modelos analisados, a tensão máxima ocorre na superfície do pino, próxima à área de fixação.