انجام پروژه تحلیل المان محدود گسترش ترش xfem در استخوان
استخوان ماده ای ترد، متخلخل و بافت زنده ای است که مجموعه ای از آن چارچوب بدن يا استخوان بندی را تشکيل دسته بندی می دهند. از ديد ماکرو استخوان معمولا با شکل ظاهری آن انجام می گيرد که بنا به شکل آنها، هر دسته کار معينی دارند. از لحاظ بافت استخوانی نيز به دو دسته کورتيکال و کنسلوس تقسيم بندی می شوند.صدمات استخوانی می توانند در قالب بيماری ظاهر شوند(مثل پوکی استخوان يا وجود تومور) يا تحت تاثير بارهای تکراری، پاسخ هايی مثل ايجاد ترک نشان دهند. تحليل بيومکانيکی صدمات استخوانی به دليل وجود فاکتورهای درونی(مانند ظرفيت جذب انرژی، مدول الاستيسيه، استحکام خستگی و دانسيته استخوان) و فاکتورهای بيرونی(مدت و جهت وارد شدن نيروی اعمالی به استخوان و سرعتی که تحت آن بارگذاری انجام شده است) از اهميت بالايی برخوردار است و می تواند به صورت تحليل تنش با تغيير متغير فاکتورهای درونی و بيرونی باشد. پيش بينی شکست استخوان يکی از مسايل اصلی در بيومکانيک بوده است.
روش انجام کار
ابتدا تصاویر سی تی اسکن مربوط به فمور یک مرد مرده به نرم افزار میمیکس منتقل شد و پس از بازسازی هندسه با فرمت Stl به نرم افزار geomagic منتقل شده و ابرنقاط به حجم با فرمت igs تبدیل شد و وارد نرم افزار اجزا محدود انسیس شده و پس از تخصیص متریال و شرایط مرزی به حل پرداخته شد.
نتایج
نتايج حاصل از تحليل های تنش و آسيب پذيری مبين اينست که در مواردی مثل پوکی استخوان (کاهش مدول
الاستيسيته استخوان کنسلوس نسبت به استخوان کورتيکال) نقاط آسيب پذير، گردن فمور و روی کونديل درونی می باشند . با تغيير دادن راستای بارگذاری در سر فمور کمترين تنش کششی و فشاری در زاويه ۷۵ درجه می باشد و رفتار بهينه فمور در تنش کنترل نشده دراين زاويه می باشد با اين نتيجه در مدل شکست نيز با تغيير اندازه ترک در نقاط مختلف اين نتيجه حاصل مي گردد که هندسه استخوان فمور يکی از متغير های اصلی در شکست استخوان می باشد در فمور تحت بارگذاری با اندازه يکسان ترک در ناحيه پروگسيمال و ديستيال، ضريب شدت تنش در ترک پروگسيمال نسبت به ترک ديستيال بزرگتر می باشد اما به دليل نرخ آرام افزايش در پروگ سيمال، KI روند تغييرات نسبت به ديستي ال بهتر می باشد و چنانکه هر دو روند صعودی را به همين ترتيب طی کنند ضريب شدت تنش در ديستيال از پروگ سيمال بيش تر و سرانجام زودتر از ناحيه پروگسيمال می شکند . البته ضريب شدت تنش در مود دوم نيز چنين روندی را طی می کند اما به دليل اينکه مقدار آن از مود اول به مراتب کمتر است از اهميت کمتری برخوردار است.
همچنين علاوه بر ميزان ضريب شدت تنش، نحوه تغيير اين پارامتر تحت تاثير گراديان تنش در اطراف ترك بوده ، كه خود متاثر از هندسه و خواص مكانيكي استخوان است . بدين ترتيب رشد ترك و آسيب پذيري استخوان نه تنها وابسته به مقدار فاكتور شدت تنش است بلكه وابسته به نحوه تغييرات حاصل از گراديان تنش در محل مربوط است.
