Modellazione agli elementi finiti del ginocchio: analisi dell’influenza della proprietà meccaniche dei tessuti molli sulla funzionalità complessiva

In questa tesi è stata condotta un'analisi del comportamento dei tessuti connettivi molli che compongono l'articolazione del ginocchio umano mediante l'utilizzo dell'analisi agli elementi finiti tramite il solutore Abaqus/Explicit. L'obiettivo finale è quello di replicare fedelmente la cinematica passiva durante il movimento di flessione. Il lavoro di tesi parte da un modello precedentemente costruito e sviluppato entro il software di calcolo Abaqus, ed ha l'obiettivo primario di andare ad aumentare l'affidabilità di tale modello. In tale processo è stata evidente la necessità di assumere valori di rigidezza limitati per quanto riguarda la struttura del tendine patellare. Questo era stato inizialmente modellato tramite una formulazione elastica lineare, successivamente sostituita da una definizione costitutiva non lineare asimmetrica, con comportamento rigido in trazione e nullo in compressione, accoppiata ad uno smorzamento viscoso. Una volta ottenuto un modello stabile ed affidabile, la seconda parte del lavoro di tesi è stata incentrata sul simulare il movimento di flessione passiva del ginocchio per angoli di flessione da 0 a 100 gradi e sul confrontare le curve rapportanti momento ed angolo così ottenute con quelle presenti nella letteratura scientifica. Lo scopo finale è stato validare il modello e effettuare il fine-tuning di alcuni parametri, in particolare il valore di rigidezza ideale del tendine patellare. Il modello così ottenuto presenta quindi una risposta alla flessione passiva altamente comparabile con i dati provenienti da studi in vivo. Esso risulta pertanto una base ideale per la simulazione di situazioni traumatiche che si possono verificare durante la pratica dello sci alpino, permettendo così un'analisi approfondita delle sollecitazioni meccaniche indotte entro i legamenti.