• شماره ركورد
    31838
  • پديد آورنده

    زكيه نظري

  • عنوان
    بررسي رفتار شكست داربست هاي استخواني با ساختار ورونويي از جنس پلي‌لاكتيك‌اسيد-كيتوسان ساخته شده با چاپگر سه بعدي
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/7/10
  • استاد راهنما
    دكتر فتح اله طاهري بهروز
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    مهندسي بافت استخوان به ‌عنوان يك رشته در حال توسعه، به‌دنبال ايجاد بافت‌هاي با عملكرد زيستي بالا براي ترميم بافت‌هاي آسيب‌ديده است. در اين زمينه، عملكرد داربست‌هاي موقت به سازگاري بيولوژيكي، خواص مكانيكي و روش‌هاي ساخت آن‌ها بستگي دارد. فناوري چاپ سه‌بعدي به‌عنوان ابزاري كليدي، امكان ساخت لايه‌به‌لايه داربست‌هاي پيچيده و با تخلخل‌هاي قابل تنظيم را فراهم مي‌كند. در اين پايان‌نامه با استفاده از روش هاي تجربي و عددي، رفتار شكست داربست هاي استخواني با ساختار ورونويي از جنس پلي‌لاكتيك‌اسيد-كيتوسان مورد مطالعه قرار داده شده است. اين مطالعه به بررسي تأثير بي‌نظمي، چگالي نسبي پلي‌لاكتيك‌اسيد و طول ترك بر ضريب شدت تنش بحراني در 90 داربست استخواني با ساختار شبكه ورونويي پرداخته است. اين داربست‌ها با استفاده از مدل‌سازي رسوب ذوب‌شونده توليد شدند و سپس كيتوسان به فضاي خالي اين داربست‌ها اضافه شده است. هدف از اين كار، بررسي خواص مكانيكي حاصل از تركيب پلي‌لاكتيك‌اسيد و كيتوسان بود. براي ارزيابي پارامترهاي چقرمگي شكست، آزمايش‌هاي شكست در ترك با زاويه صفر درجه انجام شد. سپس پارامترهاي ضرايب شدت تنش بحراني(KIf و KIIf) بر اساس حداكثر بارهاي به‌دست‌آمده از آزمايش‌هاي تجربي، با كمك تحليل اجزاي محدود در نرم‌افزار آباكوس محاسبه شدند. نتايج نشان داد كه ضريب بي‌نظمي 5/0 نسبت به ضريب بي‌نظمي 0، به صورت ميانگين 17% باعث افزايش KIf مي‌شود كه بيانگر افزايش مقاومت در برابر شروع و انتشار ترك است. اما در مقابل، بي‌نظمي 1 نسبت به ضريب بي‌نظمي0، به دليل ايجاد تمركز تنش، به طور ميانگين 14%، KIf را كاهش مي‌دهد. همچنين، مقادير KIIf با افزايش بي‌نظمي به‌طور پيوسته افزايش يافت كه نشان‌دهنده مقاومت بيشتر در برابر تنش برشي در ساختارهاي پيچيده‌تر است. بررسي‌ها نشان داد كه چگالي نسبي پلي‌لاكتيك‌اسيد بيشتر باعث افزايش KIIf مي‌شود، اما به كاهش KIf منجر مي‌گردد و اين موضوع نمايانگر وجود تعادلي بين تراكم ماده و توزيع تنش است. مطالعه همچنين نشان داد كه با افزايش طول ترك، مقادير KIf و KIIf نيز بيشتر مي‌شوند و بر اهميت گسترش ترك در طراحي داربست تأكيد دارد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/10/16
  • عنوان به انگليسي
    Investigation of Fracture Behavior in Bone Scaffolds with Voronoi Structures Made of Polylactic Acid-Chitosan Fabricated by 3D Printing
  • تاريخ بهره برداري
    10/1/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    زكيه نظري

  • چكيده به لاتين
    Bone tissue engineering, as a developing field, aims to create high-performance biological tissues for repairing damaged tissues. In this regard, the performance of temporary scaffolds depends on their biocompatibility, mechanical properties, and manufacturing methods. Three-dimensional printing technology serves as a key tool, enabling the layer-by-layer fabrication of complex scaffolds with adjustable porosity. In this thesis, the fracture behavior of bone scaffolds with Voronoi structures made of polylactic acid-chitosan was studied using experimental and numerical methods. The study examines the effects of irregularity, the relative density of polylactic acid, and crack length on the critical stress intensity factor in 90 bone scaffolds with Voronoi lattice structures. These scaffolds were fabricated using the fused deposition modeling technique, and chitosan was added to the void spaces of the scaffolds. The aim was to investigate the mechanical properties resulting from the combination of polylactic acid and chitosan. To eva‎luate the fracture toughness parameters, fracture tests were conducted on cracks with a zero-degree angle. Subsequently, the parameters of critical stress intensity factors (KIf and KIIf) were calculated using finite element analysis in Abaqus software, based on the maximum loads obtained from experimental tests. The results showed that an irregularity factor of 0.5, compared to an irregularity factor of 0, increases KIf by an average of 17%, indicating improved resistance to crack initiation and propagation. Conversely, an irregularity factor of 1, compared to 0, decreases KIf by an average of 14% due to stress concentration. Moreover, KIIf values increased continuously with greater irregularity, reflecting higher resistance to shear stress in more complex structures. The investigations revealed that higher relative density of polylactic acid leads to an increase in KIf but a decrease in KIIf, demonstrating a balance between material density and stress distribution. The study also found that as crack length increases, KIf and KIIf values also increase, emphasizing the significance of crack propagation in scaffold design.
  • كليدواژه هاي فارسي
    داربست استخواني , پلي‌لاكتيك‌اسيد , كيتوسان , ورونويي , مدل‌سازي رسوب ذوب‌شونده , ضريب شدت تنش
  • كليدواژه هاي لاتين
    bone scaffold , polylactic acid , chitosan , Voronoi , fused deposition modeling , stress intensity factor
  • Author
    Zakiye Nazari
  • SuperVisor
    Fathollah Taheri-Behrooz