توصيفگر ها :
كامپوزيت الياف كوتاه , تثبيت كننده استخوان , همگن‌سازي ميدان متوسط , مكانيك آسيب
چكيده فارسي :
هنگامي كه شكستگي استخوان با روش‌هاي معمول مانند گچ گرفتن و تثبيت كننده‌هاي خارجي قابل درمان نباشد، بايد از تثبيت كننده داخلي استفاده كرد. امروزه كامپوزيت‌هاي الياف كوتاه و زيست سازگاري مانند پلي اتر اتر كتون، جايگزيني مناسب براي تثبيت كننده‌هاي سنتي جهت رفع مشكلات پلاك‌هاي فلزي هستند. يكي از چالش‌ها در استفاده از پلاك‌هاي كامپوزيت‌هاي الياف كوتاه، يافتن سختي آن‌هاست. در اين پايان نامه سعي شده با استفاده از مكانيك آسيب پيوسته روشي جهت بررسي سختي كامپوزيت الياف كوتاه ارايه شود. در اين روش با استفاده از مدل دو مرحله‌اي همگن‌سازي و با استفاده از آسيب پيوسته لمتر سختي كامپوزيت استخراج شده است. مدل به دست آمده يك مدل دو مرحله‌اي براي همگن سازي و بررسي آسيب است. در اين مدل ابتدا الياف به صورت فرضي با اندازه و جهت‌گيري‌هاي يكسان تقسيم بندي مي‌شوند. به هر گروه از الياف تقسيم شده دانه گفته مي‌شود. در مرحله اول پس از اعمال مدل آسيب لمتر، براي همگن سازي، از همگن سازي ميدان متوسط استفاده شده است. در اين همگن‌سازي با متوسط‌گيري از مدول سفتي دو فاز كامپوزيت با استفاده از معادلات موري-تاناكا به همگن‌سازي ميان الياف و دانهها پرداخته شده است. در نهايت در مرحله دوم با استفاده از معادلات وويت دانه‌هاي همگن شده، در مقياس كل نيز همگن مي‌شوند. در اين روش، به راحتي مي‌توان هندسه‌ي پيچيده تثبيت كننده استخوان را مدل‌سازي كرد. براي بررسي مدل آسيب انتخاب شده از پلاك ديستال راديوس استفاده شده است. پارامترهاي آسيب و مدل همگن‌ساري با استفاده از نتايج آزمون‌هاي تجربي كاليبره شده‌اند. براي مدل‌سازي و بررسي تثبيت كننده از نرم افزار اجزا محدود آباكوس استفاده شده است. براي آسيب از زير برنامه UMAT و براي همگن‌سازي از كدهاي متني آباكوس استفاده شده است. پس از مدل‌سازي پلاك ديستال راديوس، كارايي مدل استفاده شده مورد ارزيابي قرار گرفته شد. نتايج پژوهش نشان مي‌دهد مدل ارائه شده؛ يك مدل كارآمد براي بررسي پلاك‌هاي كامپوزيتي الياف كوتاه با هندسه‌هاي مختلف است.
چكيده انگليسي :
When a broken bone cannot be treated with conventional methods such as plastering and external fixtures, the internal fixtures should be used. Nowadays short fiber composites with biocompatibility such as polyether ether ether ketone, are a viable alternative to traditional bone fixtures to address metal plate problems. One of the challenges in using short fiber composite plates is finding their stiffness. In this dissertation, a method for evaluating the stiffness of short fiber composite using continuum damage mechanics has been proposed. In this method, the composite stiffness has been extracted by using a two-stage homogenization model and Lemaitre continuum damage model. The obtained model is a two-stage model for homogenization and damage investigation. In this model, first, the fibers are hypothetically divided by the same size and orientation. Each group of split fibers is called a grain.. In the first stage, after applying Lemaitre damage, Mean-Field Homogenization has been used for homogenization. In Mean-field homogenization, by taking the average stiffness modulus of the two phases of the composite by using Muri-Tanka equations, homogenization between fibers and grains has been performed. eventually, in the second step, by using the Voight equations, the homogenized grains are homogenized on a whole scale. In this way, the complex geometry of the bone fixture can be easily modeled. A distal radius plate has been used to examine the selected damage model. The parameters of the damage and homogenization model have been calibrated using experimental test results. Abaqus finite element software has been used to model and investigate the bone fixture. UMAT sub-routine has been used for damage and input file(INP) code has been used for homogenization. In conclusion, after modeling the distal radius plate, The efficiency of the model was investigated and it was concluded that the proposed model is an efficient model for the study of short fiber composite plates with different geometries.
