13129

13129

مدلسازي چند جسمي ستون فقرات انعطاف پذير بر روي بستر ويسكوالاستيك

كارشناسي ارشد

مكانيك - بيومكانيك

خرداد ماه 1393

خرداد ماه 1393

دكتر محمدرضا ملاك زاده

دكتر مهدي نويد بخش

چكيده ستون فقرات كه به عنوان مهمترين بخش اسكلتي بدن ايفاي نقش مي¬كند، در طي زندگي روزانه و در طي شرايط خاص كاري، تحت بار¬هاي مختلفي قرار مي¬گيرد. اين نيرو¬ها با توجه به مدت زماني كه ستون فقرات را تحت تاثير قرار مي¬دهند و اندازه¬شان ممكن است منجر بهايجاد صدمات مختلفي در ستون فقرات شوند. در سال¬هاي اخير، مدل¬هاي متعددي براي تخمين نيرو¬هاي وارد بر ستون فقرات و بررسي رفتار ستون فقرات در اثر اعمال اين نيرو¬ها توسعه يافته¬اند. مدل¬ها در نحوه مدلسازي با هم تفاوت¬هايي داشته¬اند. مدل¬ها از روش حل المان محدود يا روش حل چند جسمي استفاده كرده¬اند.روش حل المان محدود معمولا براي بخش¬هايي از ستون فقرات به كار گرفته شده است ولي روش حل چند جسمي به علت سرعت عمل و سادگي بيشتر براي كل ستون فقرات بكار گرفته شده است. در تحقيق حاضر، اعمال بار ضربه¬اي عمود بر راستاي ستون فقرات در هنگامي كه ستون فقرات در ارتباط با يك بستر ويسكوالاستيك مي¬باشد، مورد توجه قرار گرفته است. ستون فقرات به صورت يك مدل جرم و فنر مدلسازي شده و براي مدلسازي فوم و اثر برخورد ستون فقرات با فوم ويسكوالاستيك از روش حل المان محدود كمك گرفته شده است. امروزه فوم¬هاي ويسكوالاستيككاربرد گسترده¬اي در ساخت نشيمنگاه¬هاي مختلف،از جمله، نشيمنگاه¬هاي هواپيما¬هاي نظاميو فضاپيما¬ها دارند، از جنس پلي اورتان مي¬باشند. از نتايج اين تحقيق مي¬توان در طراحي بهينه نشيمنگاه¬هاي فضاپيما كه فضانورد به دليل وجود شتاب¬ها و نيرو¬هاي لحظه¬اي بسيار بالا در وضعيت درازكشيده به پشت به انجام وظيفه مي پردازد، استفاده كرد. براي صحه گذاري مدلسازي ستون فقرات كه مهره¬ها به صورت استوانه در نظر گرفته شده¬اند و ارتباط بين مهره¬ها توسط فنر و دمپر¬هاي دوراني و فنر¬هاي خطي بر قرار است از مقايسه چهار مد اول فركانسي ستون فقرات با كار¬هايي كه در تحقيقات قبلي صورت گرفته، استفاده شده است. مدلي از تنه و پاها و احشاي شكمي ساخته شد و جابجايي عمودي هيپ و زاويه¬هاي پاها نسبت به دو مدل ارائه شده قبلي، در حالتي كه تحت شتاب جاذبه قرار داشتند مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه مدل تنه تحت دو نوع بارگذاري ضربه اي سينوسي و مثلثي قرار گرفت و نتايج جابجايي عمودي مركز جرم مهره¬ها و دو نقطه از صفحات مجاور در دو حالت مورد بررسي قرار گرفتند. سپس آسيب در ناحيه سر، گردن و ستون فقرات با توجه به معيارهاي آسيب موجود مورد بررسي قرار گرفتند، كه حالت سينوسي شرايط بحراني¬تري را نشان دادند واژه‌هاي كليدي:ستون فقرات، ماده ويسكوالاستيك،فوم پلي اورتان، حل المان محدود، نيرو¬هاي ضربه¬اي