• شماره ركورد
    33380
  • پديد آورنده

    عارف صدري قهفرخي

  • عنوان
    بررسي اجزاي محدود عملكرد مكانيكي پروتز پنجه پا ساخته شده از كامپوزيت‌هاي فلز - الياف
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي پزشكي
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/12/21
  • استاد راهنما
    دكتر سياوش كاظمي راد
  • استاد مشاور
    دكتر سياوش كاظمي راد
  • دانشكده
    دانشكده مهندسي مكانيك
  • چكيده
    اين پژوهش باهدف بررسي عملكرد مكانيكي پروتز پنجه پاي ساخته شده از كامپوزيت‌هاي فلز - الياف و مقايسه آن با يكي از پروتز‌هاي رايج بازار انجام شد. هدف اصلي، ارزيابي عملكرد مكانيكي پروتز و تحليل تأثير لايه‌هاي فلزي بر رفتار پروتز بود. تأثير تغيير نسبت الياف به فلز بر انرژي كرنشي، استحكام، ميزان جذب و آزادسازي انرژي در چرخه گام‌برداري و تغييرات احتمالي طراحي براي بهبود عملكرد پروتزها بررسي شد. روش تحقيق، تحليل اجزاي محدود با نرم‌افزار آباكوس بود. يافته‌ها نشان داد پروتز كامپوزيتي فلز الياف، حاشيه ايمني مناسبي در برابر تنش‌ها دارد و بارهاي ناشي از چرخه‌ي راه رفتن را تحمل مي‌كند. بررسي تنش‌ها (S11,S22,S33) توزيع مناسب تنش را نشان داد. همچنين فلز آلومينيوم بر اساس خواص مكانيكي و ملاحظات ساخت انتخاب شد. نتايج نشان داد افزودن آلومينيوم تا ضخامت بهينه، انرژي كرنشي را افزايش داده و به بهبود عملكرد حركتي و كاهش خستگي كاربر كمك مي‌كند. افزايش بيش از حد ضخامت آلومينيوم، منجر به كاهش انرژي كرنشي و افزايش وزن مي‌شود. مقايسه با يكي از پروتز‌هاي رايج بازار نشان داد لايه‌هاي آلومينيومي باضخامت بهينه، توزيع تنش و بازگشت انرژي را بهبود مي‌بخشد همچنين پروتز كامپوزيتي فلزالياف قادر به جذب و آزادسازي انرژي در چرخه گام‌برداري است و ميزان آن به ضخامت آلومينيوم، زاويه بارگذاري و شرايط گام‌برداري بستگي دارد. در نهايت، استفاده از كامپوزيت‌هاي فلز - الياف و بهينه‌سازي ضخامت آلومينيوم، راهكاري مؤثر براي بهبود عملكرد پروتزهاي پنجه پا است.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/02/23
  • عنوان به انگليسي
    Finite element assessment of the mechanical performance of prosthetic foot made of fiber-metal composites
  • تاريخ بهره برداري
    3/11/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    عارف صدري قهفرخي

  • چكيده به لاتين
    This research aimed to investigate the mechanical performance of a metal-fiber composite foot prosthesis and compare it with a commercially available prosthesis. The primary objective was to eva‎luate the mechanical behavior of the prosthesis and analyze the effect of metal layers on its performance. The study explored the influence of varying the fiber-to-metal ratio on strain energy, strength, energy absorption and release during the gait cycle, and potential design modifications to enhance prosthesis function. The research methodology involved finite element analysis using Abaqus software. The findings demonstrated that the metal-fiber composite prosthesis exhibits an adequate safety margin against stresses and can withstand the loads associated with the walking cycle. Stress analysis (S11, S22, S33) revealed a favorable stress distribution. Aluminum was selected as the metal component based on its mechanical properties and manufacturing considerations. The results indicated that incorporating aluminum up to an optimal thickness increases strain energy, contributing to improved kinetic performance and reduced user fatigue. However, exceeding the optimal aluminum thickness leads to a decrease in strain energy and an increase in weight. Comparison with a common commercial prosthesis showed that aluminum layers with an optimal thickness enhance stress distribution and energy return. Additionally, the metal-fiber composite prosthesis demonstrated the capability to absorb and release energy during the gait cycle, with the amount influenced by aluminum thickness, loading angle, and walking conditions. In conclusion, utilizing metal-fiber composites and optimizing aluminum thickness presents an effective approach to enhance the performance of foot prostheses.
  • كليدواژه هاي فارسي
    پروتز پنجه پا , كامپوزيت‌هاي فلز - الياف , تحليل اجزاي محدود , بازگشت انرژي , انرژي كرنشي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Foot prosthesis , Metal-fiber composites , Finite element analysis (FEA) , Energy return , Strain energy
  • Author
    Aref sadri ghahfarokhi
  • SuperVisor
    Dr. Siavash Kazemirad