this study compared Zr-Mo alloys with commercial metallic biomaterials. it was observed that the Zr-Mo alloys exhibited favourable mechanical properties, particularly the Zr-10Mo alloy, which showed the highest strength to Young's modulus ratio among all evaluated metals. these alloys also exhibited the lowest magnetic susceptibilities, which are important for magnetic resonance imaging (MRi). However, both Zr-and ti-based metals yielded comparable artifacts. it was concluded that the magnetic susceptibility must differ considerably to afford significantly improved MRI quality owing to the increased importance of non-susceptibility-related artifacts when comparing materials with relatively similar magnetic susceptibilities. Metals are still competitive with other classes of materials in the application and development of medical implants in various fields of medicine, such as orthopaedics, neurology, cardiology, and dentistry. Owing to their combined properties, including strength and toughness, and the possibility of employing cost-effective manufacturing processes, metals are typically the best biomaterial choice when compared to ceramics and polymers, as well as composites. The use of metallic devices in the human body is usually required for the replacement and stabilization of damaged bone tissues in orthopaedic practice. The classical examples of such applications include temporary plates and screws, and permanent total hip replacements. Other applications include usage in vascular stents, aneurysm clips, pacemakers, dental implants, wire sutures, etc. 1-3. Despite being similar to Ti alloys, particularly in their physical metallurgy and other properties 4 , Zr-based alloys have received comparatively little attention as biomaterials. Zr and its alloys exhibit excellent biocompatibility, good corrosion behaviour, and favourable mechanical properties 5-11. Specifically, these alloys are suitable for applications in orthopaedic and dentistry owing to their low Young's modulus. A major issue associated with using metallic materials in long-term implants is the mismatch between the bone and the employed device. Rigid implants can promote the stress shielding effect and cause bone resorption, strongly affecting the medium-to long-term quality of the surgical intervention 12. Accordingly, alloys with a low Young's modulus have been targeted for this type of application 13,14. In this regard, Zr alloys are similar to Ti alloys. For instance, Guo et al. 10 reported a Young's modulus of only 44 GPa for a β-type Zr-12Nb-4Sn alloy, which is relatively close to that of human cortical bone (around 20 GPa 15) and is similar to as the best results reported for Ti alloys 16. More recently, increasing interest in Zr and its alloys has been justified by their reduced magnetic susceptibility, which has been claimed to reduce the magnetic resonance imaging (MRI) artifacts 7,10,11,17,18. MRI is a powerful non-invasive tool for medical diagnosis that relies on the nuclear magnetic resonance phenomenon. It presents a high spatial...
Esse trabalho detalha o procedimento de análise modal experimental (AME) de uma estrutura metálica, usada como fundação de um sistema rotativo. A AME foi realizada com a estrutura disposta em diversas configurações, a fim de definir a confiabilidade da metodologia empregada, bem como a influência da adição de diversos anexos à estrutura, como caixas de mancal e vigas metálicas. A respeito da extração dos parâmetros modais é necessário ressaltar a importância de algumas etapas, como, marcação da estrutura, posicionamento dos acelerômetros e definição dos nós modais. Após a marcação da estrutura e fixação dos acelerômetros, utilizando um martelo de impacto todos os pontos da estrutura foram excitados. A fase posterior, ou pré-processamento dos dados, agrupou todas as informações acerca da geometria da estrutura e do posicionamento dos acelerômetros, pois o referencial adotado deve ser empregado em todas as etapas do processo. Como os acelerômetros utilizados são do tipo uniaxiais, essa etapa também é importante para definir os nós modais por meio do agrupamento das informações de três acelerômetros fixados em direções diferentes. Os parâmetros modais foram extraídos utilizando a função modalfit, do Matlab ® . Essa função utiliza as funções de resposta em frequência (FRF's) do sistema, dando a possibilidade de escolha do tipo de metodologia para extração dos parâmetros modais. Por fim, com a utilização do pacote EasyANIM, plugin utilizado no software Matlab ® , foi possível visualizar os respectivos modos de vibrar da estrutura.Esse plugin, por meio de informações de geometria da estrutura e de seus parâmetros modais, é capaz de exibir graficamente as formas modais dos modos analisados por cada acelerômetro. O procedimento de AME empregado nesse estudo se mostrou eficaz e confiável na obtenção dos parâmetros modais de uma estrutura metálica de fundação. O estudo permitiu inferir que o aumento da rigidez de uma estrutura de fundação impacta no aumento das suas frequências naturais. O mesmo acontece quando se compara as frequências naturais de uma estrutura livre-livre e engastada.Em relação as formas modais, quando adicionados elementos de geometria complexa à estrutura, acontecem combinações das formas modais da fundação com tais elementos. A alteração de massa e rigidez, por meio da adição de vigas metálicas à fundação, promovem um aumento da rigidez no sentido longitudinal da estrutura, impactando tanto nas formas modais quanto na primeira frequência natural. Outra contribuição significativa deste trabalho é a documentação dos procedimentos experimentais.
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