تحليل ساختار هيبريدي تحت فشار خارج از محور در كاربرد ايمپلنت مفصل ران

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در اين پژوهش ساختار هيبريدي متشكل از دو ساختار متخلخل لانه‌زنبوري با نسبت پواسون مثبت و ساختار ري¬اينترنت با نسبت پواسون منفي تحت فشار خارج از محور مورد مطالعه قرارگرفت. ميزان انبساط عرضي و لغزش براي نسبت¬هاي مختلف از ساختارهاي پايه محاسبه¬شد. مدل¬هاي هندسي ساختارها در نرم‌افزار اينونتور ايجاد و در نرم‌افزار آباكوس به¬روش المان محدود تحليل شد. اثر پارامترهاي طراحي هريك از ساختارهاي پايه¬ي تشكيل¬دهنده¬ي ساختار هيبريدي بر مدول الاستيك و نسبت پواسون آن¬ها بررسي¬شد. نتايج شبيه‌سازي با فرمول¬هاي تحليلي ارائه شده در مقالات نيز مقايسه شد. مطابق نتايج ميزان ماكزيمم انبساط عرضي براي ساختار هيبريدي از ساختار كاملاً آگزتيك يا لانه‌زنبوري بيشتر است و لزوماً در نسبت برابر از تركيب دوساختار پايه اتفاق نمي‌افتد. ميزان انبساط عرضي تا نسبت حدود 4/0 به صورت افزايشي و سپس كاهش مي¬يابد. هم‌چنين ماكزيمم تنش در ساختار هيبريدي كمتر از ساختارهاي كاملاً آگزتيك يا كاملاً لانه‌زنبوري است. محل قرارگيري تار خنثي نيز در نسبت¬هاي مختلف ساختارهاي پايه محاسبه¬شد. مطابق نتايج محل تارخنثي حتي براي ساختارهاي كاملاً لانه‌زنبوري يا ري‌اينترنت، لزوماً در وسط عرض ساختار نيست. دليل اين اتفاق وجود بارگذاري فشاري در كنار بارگذاري خمشي است. مجموعه‌اي از عوامل مثلاً متفاوت بودن مدول الاستيك ساختارهاي پايه، تغيير ممان اينرسي سطح مقطع و در نتيجه تغيير نسبت كرنش ناشي از بار فشاري به كرنش ناشي از بار خمشي در تعيين محل تارخنثي دخيل هستند. در نهايت، تأثير خواص مكانيكي ساختارهاي پايه برروي انبساط عرضي ساختار هيبريدي بررسي شد و مطابق نتايج با كاهش مدول الاستيك و افزايش مقدار نسبت پواسون ساختارهاي پايه، ميزان انبساط عرضي ساختار هيبريدي افزايش مي¬يابد. در صورت استفاده از اين ساختارهاي هيبريدي در ساقه ايمپلنت ران، تحت بارگذاري خارج از محور ساختار از طرفين منبسط مي¬شود و در نتيجه از لقي ايمپلنت در محل اتصال آن با استخوان جلوگيري مي¬شود. هم¬چنين با تغيير نسبت ساختارهاي آگزتيك و لانه¬زنبوري و تغيير پارامترهاي هندسي در آن‌ها، امكان تنظيم ميزان انبساط عرضي و لغزش در قسمتهاي مختلف ساختار هيبريدي به منظور بهبود شرايط تثبيت ايمپلنت و رشد استخوان فراهم مي¬شود.

214114

طراحي كاربردي

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان

زهرا زماني