بررسی عددی رفتار الاستیک- پلاستیک و آسیب استخوان کورتیکال با اعمال یک مدل آسیب جدید

Abstract

به‌دلیل نیاز‌هایی که در جراحی‌های ارتوپدی وجود دارد، رفتار مکانیکی استخوان کورتیکال در بار‌گذاری سیکلی و نرخ کرنش فیزیولوژیک، مورد بررسی قرار گرفته است. تأکید بر‌روی توسعه قانون ساختاری است که بتواند رفتار حین بارگذاری، باربرداری و بارگذاری مجدد که در آزمایش‌ها مشاهده شده را ایجاد کند. این مدل‌ها با ترکیب المان‌های رئولوژیک و اصول انرژی فرمول‌بندی خواهند شد. ابتدا دو مدل یک‌بعدی مستقل از نرخ کرنش فرمول‌بندی شده، یکی دارای یک متغیر آسیب و دیگری دارای دو متغیر آسیب مجزا در کشش و فشار است، مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی، ضرایب هر مدل به‌دست آمده است. با مقایسه نتایج شبیه‌سازی و داده‌های آزمایشگاهی، اصلاح لازم بر‌روی مدل‌ها صورت گرفته است. درنهایت با ترکیب معیار تسلیم ناهمسانگرد برسلر- پیستر و مدل یک‌بعدی مستقل از نرخ همراه دو متغیر آسیب، مدل سه‌بعدی متناظر حاصل شد. این مدل سه‌بعدی در قالب روش اجزاء محدود صریح پیاده‌سازی شده و نتیجه آن با نتایج شبیه‌سازی مدل یک‌بعدی و داده‌های تجربی سازگاری قابل قبولی نشان داد. این مدل سه‌بعدی مناسب شبیه‌سازی هندسه‌های پیچیده خواهد بود. ضریب‌تعیین برای مدل‌های یک‌بعدیRI ، ±RI، RI و ±RI اصلاح شده و مدل سه بعدی به ترتیب مقادیر 0/882174 ، 0/965665، 0/995508 ، 0/996279 و 0/984866 حاصل شده است.