برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه
16/0
با توجه جدول ‏35، مشاهده می‌شود نتایج حاصل از شبیه‌سازی با فرض خطی و غیرخطی بودن رفتار ماده‌ تیبیال مطابقت قابل قبولی دارند. بنابراین برای کاهش زمان همگرایی جواب در تحلیل پروتز زانوی مورد نظر با توجه به حفظ حالت الاستیک تیبیال، می‌توان از فرض خطی بودن ماده استفاده نمود.
نتایج شبیه‌سازی با فرض خطی بودن رفتار مواد در موقعیت‌های مختلف
در این بخش مهم‌ترین نتایج حاصل از شبیه‌سازی پروتز زانو یعنی تنش معادل ون مایزز و کرنش معادل در قطعه تیبیال، با فرض خطی بودن رفتار مواد تیبیال در بحرانی‌ترین موقعیت بارگذاری ارائه و مورد مقایسه قرار خواهد گرفت. در شکل ‏330 و شکل ‏331 به ترتیب تنش معادل ون مایزز و کرنش معادل تیبیال، با فرض رفتار خطی ماده در موقعیت‌های مختلف آورده شده‌است. با توجه به این شکل‌ها مشاهده می‌شود که برای زاویه زانوی 140 درجه، تنش وارد ناحیه‌ی تغییرشکل پلاستیک می‌گردد.
شکل ‏330: تنش معادل ون مایزز تیبیال، با فرض رفتار خطی ماده در موقعیت‌های مختلف.
شکل ‏331: کرنش معادل تیبیال، با فرض رفتار خطی ماده در موقعیت‌های مختلف.
شکل ‏332: تنش معادل ون مایزز تیبیال، با فرض رفتار غیرخطی ماده در زاویه زانوی 140 درجه.
شکل ‏333: کرنش پلاستیک معادل تیبیال، با فرض رفتار غیرخطی ماده در زاویه زانوی 140 درجه.
شکل ‏334: کرنش الاستیک معادل تیبیال، با فرض رفتار غیرخطی ماده در زاویه زانوی 140 درجه.
شکل ‏335: کرنش کلی معادل تیبیال، با فرض رفتار غیرخطی ماده در زاویه زانوی 140 درجه.
ارائه مدل جدید ویرایش‌شده تیبیال و تیبیال‌ترای
با توجه به کانتورهای ارائه‌شده در بخش قبل، در زاویه‌ زانوی 140 درجه کرنش پلاستیک رخ می‌دهد. در این بخش با ویرایش مدل هندسی تیبیال و تیبیال‌ترای پروتز زانوی مورد نظر، سعی در کاهش تنش‌های اعمالی شده‌است.
پیش‌تر بیان شد که مالش و همکاران در سال 2012 میلادی [14] ضمن مدل‌سازی المان محدود و تحلیل پروتز مفصل زانو، تأثیرات شعاع ساژیتال و زوایای خم شدن زانو روی تنش‌های مفصل را مورد بررسی و مطالعه قرار دادند. به عنوان نمونه، توزیع تنش ون مایزز به ازای شعاع ساژیتال mm 40 و زاویه زانو صفر درجه در شکل ‏336 آورده شده است. هم‌چنین شکل ‏337 تغییرات تنش ون مایزز به ازای مقادیر گوناگون شعاع ساژیتال، شکل ‏338 تغییرات تنش برشی به ازای مقادیر گوناگون شعاع ساژیتال، شکل ‏339تغییرات تنش ون مایزز به ازای مقادیر گوناگون زاویه زانو و شکل ‏340 نیز تغییرات تنش برشی به ازای مقادیر گوناگون زاویه زانو را نشان می‌دهد. در مجموع، بر اساس تحقیق مالش و همکاران، افزایش شعاع ساژیتال منجر به افزایش تنش ون مایزز شده و به جنس ماده وابسته نبوده‌است. علت افزایش تنش ون مایزز آنست که با افزایش شعاع ساژیتال، سطح تماس افزایش می‌یابد و در نتیجه فشار تکیه‌گاهی و تنش بیش‌تری در پی خواهد داشت. از طرفی با افزایش شعاع ساژیتال، به علت کاهش تمرکز تنش در سطح مشترک، تنش برشی کاهش یافته‌است. هم‌چنین با افزایش زاویه زانو، به دلیل افزایش سطح تماس، تنش ون مایزز و تنش برشی هر دو افزایش یافته‌اند.
شکل ‏336: توزیع تنش ون مایزز به ازای شعاع ساژیتال mm 40 و زاویه زانو صفر درجه [14].
شکل ‏337: تنش ون مایزز به ازای مقادیر گوناگون شعاع ساژیتال [14].
شکل ‏338: تنش برشی به ازای مقادیر گوناگون شعاع ساژیتال [14].
شکل ‏339: تنش ون مایزز به ازای مقادیر گوناگون زاویه زانو [14].
شکل ‏340: تنش برشی به ازای مقادیر گوناگون زاویه زانو [14].
با توجه به اینکه استفاده از تأثیر شعاع ساژیتال در توزیع تنش، برای بهینه کردن پروتز زانو در تحقیق مالش و همکاران به طرز قابل قبولی مدنظر قرار گرفته، در تحقیق حاضر از تکرار این بحث صرف‌نظر شده است.
قابل ذکر است که پروفیل سطح تماسی پروتز زانوی مورد نظر به تعیین رفتار مکانیکی مفصل زانو حساس می‌باشد و، از سوی دیگر، وفادار بودن به فرم طبیعی استخوان‌های ساق و ران، ایجاد تغییرات در فرم هندسی پروفیل سطح تماسی را با محدودیت روبرو می‌کند. در نتیجه چاره کار در آن دیده شد که با تغییر در فرم سینی پروتز در واقع مشخصه‌های مکانیکی جنس پروتز بهینه گردند.
در این راستا، مدل جدیدی از تیبیال و تیبیال‌ترای ارائه شده است که در شکل ‏341 و شکل ‏342 مشاهده می‌شود. در این مدل، سطح صاف سینی پروتز به دو سطح شیب‌دار با زوایای متفاوت تغییر یافته است. جدول ‏36 تأثیر تغییر زوایای سطوح راست و چپ سینی پروتز بر میزان تنش و کرنش تیبیال را نشان می‌دهد. مشاهده می‌شود که با تغییر زوایای سطوح ایجاد شده در مدل، میزان تنش و کرنش معادل نیز تغییر می‌یابد. به عنوان مثال، به ازای زاویه ثابت شیب چپ برابر با 20 درجه، زوایای 1، 3 و 5 درجه برای شیب راست به ترتیب مقادیر MPa 82/28، MPa 18/23 و MPa 07/28 را برای حداکثر تنش معادل نتیجه می‌دهند، که از میان این موارد، 3 درجه شیب در سطح سمت راست و 20 درجه شیب درسطح سمت چپ کم‌ترین مقدار حداکثر تنش معادل را حاصل نموده‌است.
شکل ‏341: مدل جدید تیبیال و تیبیال‌ترای.
شکل ‏342: مدل جدید تیبیال، تیبیال‌ترای و فیمورال تحت زاویه زانوی 60 درجه.
جدول ‏36: مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی با دو فرض خطی و غیر خطی بودن رفتار مواد.
دسته بندی : علمی