استفاده از روش بهینه شده آرکان جهت بررسی فاکتور شکست استخوان

Abstract

استخوانها در بدن انسان بسته به نوع فعالیت ممکن است تحت بارهای مختلف کششی، فشاری و پیچشی قرار داشته باشند. باتوجه به نوع ترک و نوع بارگذاری تا کنون تنها مود اول شکست جهت بررسی چقرمگی شکست مورد توجه قرار گرفته است. این در شرایطی است که برای تحلیل واقعی شکست باید مودهای مختلف شکست را مورد بررسی قرار داد تا به نتایج دقیق تری دست یافت. در این تحقیق به بررسی عددی و آزمایشگاهی مودهای اول، دوم و ترکیبی شکست استخوان کورتیکال دارای ترک پرداخته شده است.برای بدست آوردن چقرمگی شکست استخوان، از تحلیل المان محدود و محاسبه ضریب تصحیح هندسی استفاده شد. از نمونه های تهیه شده از استخوان تیبیای گاو جهت ساخت نمونه های کششی استاندارد مورد استفاده در دستگاه فیکسچر آرکان استفاده شد. برای انجام فرایند تست تغییرات ساختاری بر روی طرح فیکساتور آرکان اعمال و نمونه آن جهت انجام تحقیق ساخته گردید. این تغییرات شامل نحوه قرار گیری نمونه در فیکساتور و نیز امکان انجام آزمایش در زوایای مختلف بوده است. پارامترفاکتور شدت تنش Kc برای مودهای مختلف شکست بدست آمد. نتایج نشان داد که KIC با تغییرات زوایای پارامترفاکتور شدت تنش Kc برای مودهای مختلف شکست بدست آمد. همچنین نتایج بیانگر ان بود که KIC با تغییرات زوایای بارگذاری مقادیر کمتری دارا بود و این در حالی بود که KIIC عکس چنین رفتاری را نشان داد.همچنین با اعمال برخی تغییرات فیکساتور بهینه شده میتواند برای ایجاد شرایط اندازه گیری مود سوم شکست در دستگاه تست پیچش نیز استفاده نمود.