37465 - BIOMECCANICA COMPUTAZIONALE M

Anno Accademico 2017/2018

  • Docente: Giordano Valente
  • Crediti formativi: 6
  • SSD: ING-IND/34
  • Lingua di insegnamento: Italiano
  • Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
  • Campus: Bologna
  • Corso: Laurea Magistrale in Ingegneria meccanica (cod. 0938)

    Valido anche per Campus di Cesena
    Laurea Magistrale in Ingegneria biomedica (cod. 8198)

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente si impadronisce degli strumenti computazionali avanzati per l'analisi del sistema muscolo-scheletrico intatto ed in presenza di dispositivi protesici. Impara ad integrare i dati provenienti da immagini con i modelli biomeccanici. Cross-validazione con risultati ottenuti da sperimentazione in-vitro ed in-vivo. Acquisisce comprensione teorico-pratica della meccanica dei continui e del metodo agli elementi finiti, nonché dei metodi numerici per la modellazione ad elementi finiti di problemi non lineari quali grandi spostamenti, contatto, plasticità, ecc. Familiarizza con programmi commerciali diffusamente impiegati. Sviluppa capacità di formulare e risolvere problemi di biomeccanica strutturale e funzionale.

Contenuti

Il corso è a prevalente indirizzo applicativo, con finalità di sviluppare un progetto nella biomeccanica muscoloscheletrica tramite modellazione dinamica multicorpo e ad elementi finiti da dati clinici.

Il programma è finalizzato all'acquisizione di basi di meccanica applicata al sistema muscoloscheletrico e tessuti ossei, ed all'acquisizione di strumenti computazionali nella biomeccanica ortopedica a livello di apparato (muscoloscheletrico) e di organo (osso) per rispondere a quesiti di ricerca.

Lezioni frontali

  • Introduzione ed applicazioni della biomeccanica muscoloscheletrica computazionale
  • Richiami di meccanica del continuo e del corpo rigido
  • Modellazione multicorpo del sistema muscoloscheletrico
  • Simulazioni del movimento: problemi di dinamica inversa e diretta ed il software OpenSim
  • Il metodo degli elementi finiti: formulazione ed aspetti procedurali
  • Meccanica e meccano-biologia del tessuto osseo
  • Modellazione del tessuto osseo
  • Validazione dei modelli
  • Metodi per analisi statistiche e principi di comunicazione scientifica

Esercitazioni

Esecitazioni propedeutiche al progetto su modellazione muscoloscheletrica multicorpo e simulazioni del movimento col software opensource OpenSim, e modellazione ad elementi finiti del tessuto osseo col software commerciale Ansys

Progetto

Sviluppo di un progetto guidato su tematiche della biomeccanica muscoloscheletrica, che risponda a quesiti di ricerca e/o clinici con analisi biomeccaniche tramite gli strumenti computazionali acquisiti

 

Testi/Bibliografia

Il corso si basa principalmente su materiale fornito a lezione, che comprende diapositive, dispense, guide dei software ed articoli scientifici finalizzati allo sviluppo del progetto

Metodi didattici

Lezioni teoriche ed eventuali seminari (circa 40%), esercitazioni propedeutiche al progetto (circa 25%) e progetto guidato (circa 35%).

Saranno a disposizione alcuni PC, ma si consiglia l'utilizzo di computer portatili personali.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Per superare l'esame è necessario sviluppare il progetto proposto e redigere un report scientifico da consegnare eventualmente con materiale elettronico supplementare (modelli sviluppati, risultati, analisi dati, etc...).

Lo studente presenterà e discuterà il progetto in sede d'esame tramite presentazione con supporti visuali (slides proiettate).

Strumenti a supporto della didattica

Slides videoproiettate, computer con software per esercitazioni e progetto, discussioni interattive

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giordano Valente