|
عنوان
|
تحلیل تجربی و شبیه سازی عددی فرآیند سوراخکاری استخوان با در نظر داشتن آسیب تحت بارگذاری های دینامیکی مبتنی بر اثر نرخ کرنش
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه های تقاضا محور و غیر تقاضا محور
|
|
کلیدواژه‌ها
|
بیومکانیک، ماشینکاری، شبیه سازی عددی، مدل سازی آماری، سوراخکاری، استخوان، آسیب، مدل ماده، نکروز حرارتی، دما، نیرو، طراحی آزمایشها، بهینه سازی پارامترها.
|
|
چکیده
|
فرآیند سوراخکاری استخوان یکی از مهمترین فرآیندهای بیومکانیکی است که در اعمال جراحی ارتوپدی، درمان شکستگیها، دندانپزشکی و نمونهبرداری از استخوان کاربرد فراوان دارد. این فرآیند به جهت پیچیدگی و شرایط خاص ماده استخوان و حساسیت بالا، یکی از مهمترین، حساسترین و پرکاربرد- ترین فرآیندهای مکانیکی درحوزه مهندسی پزشکی است. در این تحقیق تحلیل تجربی دقیق با بهره گیری روشمند از روش طراحی آزمایشها، مدلسازی آماری و تحلیل حساسیت فرآیند و همچنین استفاده از تجهیزات مناسب و رعایت اصول انجام آزمایشات تجربی، مطالعه پارامترهای مهم ورودی شامل سرعت دورانی، نرخ پیشروی و قطر ابزار در سوراخکاری استخوان بر روی رفتار پاسخهای خروجی دما و نیرو به منظور به کارگیری در رباتهای جراحی صورت پذیرفته است. همچنین ضمن تبیین برخی علل اختلاف نظر محققان قبلی، بهینه سازی بر روی رفتار دما و نیروی محوری در فرآیند سوراخکاری استخوان در قالب بهینه سازی تک منظوره و بهینه سازی چند منظوره ارائه شده است. همچنین شبیه سازی عددی فرآیند سوراخکاری استخوان با تکیه بر بهکارگیری مدل ماده جانسون-کوک برای ماده استخوان کورتیکال در تحلیل فرآیندهای ماشینکاری استخوان و استخراج روشمند ضرایب استحکام و آسیب به همراه آزمونهای تجربی ، کد نویسی و شبیه سازیهای عددی مورد نیاز اقدام گردید و رفتار دما و نیروی محوری ضمن مقایسه اصولی کمی و کیفی با نتایج تجربی، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین ملاحظه گردید انطباق شبیه سازی سه بعدی صورت گرفته با آزمایشهای تجربی مناسب است و ضمن شباهت قابل قبول شکل براده استخوان در شبیه سازی با آزمایشهای تجربی، رفتار دمای فرآیند و نیروی محوری حاصل از شبیه سازی، چه از منظر کیفی و چه از لحاظ کمی تطابق خوبی با مشاهدات تجربی دارد. حداکثر خطا در پاسخ دمای فرآیند در حدود 01 درصد و همچنین پیش بینی نیروی محوری با استفاده از شبیه سازی عددی در حدود 4 درصد با واقعیت اختلاف دارد.
|
|
پژوهشگران
|
مجتبی ذوالفقاری (استاد مشاور)، وحید طهماسبی (دانشجو)، مجید قریشی (استاد راهنما)
|