Finite element analysis of stress distribution in anchor teeth in surgically assisted rapid palatal expansion

The treatment of a transverse maxillary deficiency in skeletally mature individuals should include surgically assisted rapid palatal expansion. This study evaluated the distribution of stresses that affect the expander's anchor teeth using finite element analysis when the osteotomy is varied. Five virtual models were built and the surgically assisted rapid palatal expansion was simulated. Results showed tension on the lingual face of the teeth and alveolar bone, and compression on the buccal side of the alveolar bone. The subtotal Le Fort I osteotomy combined with intermaxillary suture osteotomy seemed to reduce the dissipation of tensions. Therefore, subtotal Le Fort I osteotomy without a step in the zygomaticomaxillary buttress, combined with intermaxillary suture osteotomy and pterygomaxillary disjunction may be the osteotomy of choice to reduce tensions on anchor teeth, which tend to move mesiobuccally (premolar) and distobuccally (molar)

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Development of heat sink device by using topology optimization

Small scale fluid flow systems have been studied for various applications, such as chemical reagent dosages and cooling devices of compact electronic components. This work proposes to present the complete cycle development of an optimized heat sink designed by using Topology Optimization Method (TOM) for best performance, including minimization of pressure drop in fluid flow and maximization of heat dissipation effects, aiming small scale applications. The TOM is applied to a domain, to obtain an optimized channel topology, according to a given multi-objective function that combines pressure drop minimization and heat transfer maximization. Stokes flow hypothesis is adopted. Moreover, both conduction and forced convection effects are included in the steady-state heat transfer model. The topology optimization procedure combines the Finite Element Method (to carry out the physical analysis) with Sequential Linear Programming (as the optimization algorithm). Two-dimensional topology optimization results of channel layouts obtained for a heat sink design are presented as example to illustrate the design methodology. 3D computational simulations and prototype manufacturing have been carried out to validate the proposed design methodology.

Experimental and numerical analysis of dry contact in the pin on disc test

The reduction of friction and wear in systems presenting metal-to-metal contacts, as in several mechanical components, represents a traditional challenge in tribology. In this context, this work presents a computational study based on the linear Archard's wear law and finite element modeling (FEM), in order to analyze unlubricated sliding wear observed in typical pin on disc tests. Such modeling was developed using finite element software Abaqus® with 3-D deformable geometries and elastic–plastic material behavior for the contact surfaces. Archard's wear model was implemented into a FORTRAN user subroutine (UMESHMOTION) in order to describe sliding wear. Modeling of debris and oxide formation mechanisms was taken into account by the use of a global wear coefficient obtained from experimental measurements. Such implementation considers an incremental computation for surface wear based on the nodal displacements by means of adaptive mesh tools that rearrange local nodal positions. In this way, the worn track was obtained and new surface profile is integrated for mass loss assessments. This work also presents experimental pin on disc tests with AISI 4140 pins on rotating AISI H13 discs with normal loads of 10, 35, 70 and 140 N, which represent, respectively, mild, transition and severe wear regimes, at sliding speed of 0.1 m/s. Numerical and experimental results were compared in terms of wear rate and friction coefficient. Furthermore, in the numerical simulation the stress field distribution and changes in the surface profile across the worn track of the disc were analyzed. The applied numerical formulation has shown to be more appropriate to predict mild wear regime than severe regime, especially due to the shorter running-in period observed in lower loads that characterizes this kind of regime.

Structural stability of flexible lines in catenary configuration under torsion

Catenary risers can present during installation a very low tension close to seabed, which combined with torsion moment can lead to a structural instability, resulting in a loop. This is undesirable once it is possible that the loop turns into a kink, creating damage. This work presents a numerical methodology to analyze the conditions of loop formation in catenary risers. Stability criteria were applied to finite element models, including geometric nonlinearities and contact constraint due to riser-seabed interaction. The classical Greenhill's formula was used to predict the phenomenon and parametric analysis shows a “universal plot” able to predict instability in catenaries using a simple equation that can be applied for typical risers installation conditions and, generically, for catenary lines under torsion.

Avaliação da morfometria renal através do método ultrassonográfico de fêmeas caprinas (Capra hircus) normais da raça Saanen

A utilização de técnicas ultrassonográficas na área de Medicina Veterinária está cada vez mais presente e a capacitação nesta área tornou-se indispensável para o clínico, auxiliando-o na obtenção de informações rápidas e valiosas das afecções patológicas que podem acometer os animais. O exame ultrassonográfico renal revelou-se de grande importância neste âmbito, com o objetivo de avaliar e mensurar os parâmetros morfométricos renais normais de fêmeas caprinas (Capra hircus). Por meio de técnicas ultrassonográficas procedeu-se o estudo de 30 fêmeas da raça Saanen, divididas em três grupos: fêmeas com idade inferior a 6 meses (3,0±1,0 meses), de 6-18 meses (9,0±4,3 meses) e com idade superior a 18 meses (46,3±17,4 meses). Realizaram-se imagens dos rins, em secções longitudinais, medidas de comprimento e largura e, em secções transversais, medidas de altura (ou espessura). Com estes valores calcularam-se volumes renais, corticais e medulares, além da relação cortico-medular. Com relação ao comprimento renal os grupos com idade inferior a 6 meses, de 6-18 meses e com idade superior a 18 meses obtiveram média e desvio padrão de 4,20±0,36cm, 5,56±0,40cm e 6,77±0,64cm, respectivamente. Tratando-se do volume renal, estes grupos apresentaram média e desvio padrão de 17,02±3,99cm³, 19,99±5,86cm³; e, 41,23±13,05cm³. Comparou-se a equivalência métrica das médias entre os dois rins de forma que os parâmetros volumétricos e lineares renais com diferença entre si são comprimento renal, volume renal e volume cortical para o grupo de fêmeas com idade de 6-18 meses, e comprimento renal e comprimento medular para o grupo com idade superior a 18 meses. Entre diferentes grupos observou-se que somente o comprimento medular esquerdo apresentou média equivalente em todos os grupos, ou seja, entre o grupo com idade inferior a 6 meses e o grupo com idade de 6-18 meses e, entre este último e o grupo com idade superior a 18 meses. Os resultados mostraram correlações diretas e positivas entre peso corporal e idade com os parâmetros lineares e volumétricos, a relação cortico-medular esquerda foi a única que apresentou correlação significativa com o peso (r= -0,365; P = 0,047). Para aqueles parâmetros que apresentaram correlação significativa foi realizada análise de regressão, obtendo-se a linha de melhor ajuste das variáveis.

Ressonância natural da orelha e sua relação com os volumes equivalentes das orelhas externa e média

INTRODUÇÃO: Modificações decorrentes da senilidade podem alterar as características do sistema de transmissão da orelha média bem como a ressonância da orelha externa, trazendo implicações para o processo de verificação do aparelho de amplificação sonora individual (AASI), quando utilizados targets e medidas do ganho de inserção (REIG). OBJETIVO: Comparar o ganho da orelha externa (REUG) e os volumes da orelha externa (VeqOE) e média (VeqOM) em idosos e adultos. MÉTODO: Estudo retrospectivo. Foram analisados dados de prontuário de 28 idosos (idade entre 61 e 102 anos, média limiares auditivos entre 38,75 a 85 dBNA) e 23 adultos (idades entre 20 e 59 anos, média limiares auditivos entre 31,25 a 116,25 dBNA) com perda auditiva neurossensorial bilateral e sem histórico de alteração de orelha média. Resultados da imitanciometria (VeqOE, VeqOM e pressão do pico de máxima complacência) e REUG (frequência e amplitude do pico primário) foram recuperados, totalizando 40 orelhas analisadas. Foram comparados tais dados entre adultos e idosos bem como entre homens e mulheres, por meio do teste "t" de Student. Foram verificadas correlações (Pearson) entre os dados da imitanciometria e da REUG. RESULTADOS: Não houve diferença estatisticamente significativa (p<0,01) dos dados da imitanciometria e das medidas do REUG entre adultos e idosos ou entre homens e mulheres. Houve correlação negativa, fraca, porém significativa entre o VeqOE e a frequência do pico primário da REUG. CONCLUSÃO: Os dados obtidos indicam que a verificação do AASI pode ser realizada com targets e medidas do REIG na população de idosos.