رحمت¬الله کیانی هرچگانی

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی


عنوان:

تحلیل و طراحی فوم مناسب کفش برای تأمین راحتی پا و جذب انرژی ناشی از بارهای  شبه­استاتیکی و ضربه­ای

 

اساتید ممتحن:

دکتر غلامحسین مجذبی

دکتر مهدی شعبان

 

استاد راهنما:

دکتر علی علوی­نیا

 

اساتید مشاور:

دکتر نادر فرهپور

دکتر نیما جمشیدی

 

نگارش:

رحمت­الله کیانی هرچگانی

 

تاریخ دفاع:

 شنبه10/07/95

ساعت 14

 

مکان:

سمعي-بصري

(كلاس 27)




چكيده:

درک عملکرد ساختارهای درونی پا در انتقال نیرو، به­خصوص در برهم­کنش میان پا و تکیه­گاه، در پیشرفت دانش بیومکانیکی حوزه­ی طراحی ارتزهای پا مفید می­باشد. در سال­های اخیر، ارتزهای سفارشی پا که باعث کاهش بیشینه فشار پلانتار می­شوند، به­طور گسترده­ای در کلینیک­های پزشکی به منظور پیشگیری و یا درمان زخم­های کف پایی برای بیماران دیابتی تجویز شده­اند. با این وجود، طراحی و ساخت ارتزهای پا در بین پزشکان و تولیدکنندگان از تنوع زیادی برخوردار است. علاوه بر این، اطلاعات کمی در رابطه با تأثیر پارامترهای مختلف طراحی وجود دارد. به­عنوان جایگزینی برای روش­های آزمایشگاهی، مدل­های عددی پا و کفش می­توانند اطلاعات ارزشمندی در رابطه با تأثیر پارامترهای طراحی هندسی و مادی مختلف بر روی توزیع فشار پلانتار به‌دست دهند. در این مطالعه، با استفاده از مدل اجزاء محدود پا تأثیر پارامترهای مختلف طراحی کفی­های طبی بر روی توزیع فشار پلانتار در حالت ایستادن متعادل بررسی شده است. لازم به ذکر است که به­علت پیچیده بودن فرآیند مدلسازی و مدت زمان بالای تحلیل­ها، تنها به حالت استاتیکی پرداخته شده و از بارگذاری­های ضربهای صرف­نظر شده است. بدین منظور،  با استفاده از نرم­افزار Mimics 10.01 و از طریق بازسازی عکس­های سی­تی، مدل اجزاء محدود سه­بعدی و دقیقی از ساختار مچ-پا ایجاد شده است. مدل اجزاء محدود پا شامل 19 استخوان جدا از هم، 114 لیگامنت و فاشیای پلانتار می­باشد که در حجمی از بافت نرم محصور شده­اند. با در نظر گرفتن استخوانها به عنوان عضوهایی تغییر شکل­پذیر، برهم­کنش­های استخوانی اصلی نیز شبیهسازی شدند. ویژگی­های مادی غیرخطی، تغییرشکل­های بزرگ و شرایط تماسی اصطکاکی/لغزشی نیز در تحلیل لحاظ شدهاند. به منظور اعتبارسنجی مدل اجزاء محدود، نتایج تحلیل با مقادیر سیستم اندازه­گیری Novel مقایسه شدند. پس از اعتبارسنجی مدل اجزاء محدود، تحلیل­هایی به منظور بررسی تأثیر پارامترهای مختلف طراحی کفی­های طبی (شکل قوس، جنس و ضخامت) بر روی میانگین و بیشینه فشار پلانتار انجام شد. همچنین، تأثیر کفی­های طبی سه‌لایه نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل­ نشان داد که در بین سه پارامتر طراحی کفی­های طبی، استفاده از ارتزهای سفارشی با حمایت­گر قوس کف پا، تأثیر بیشتری در کاهش بیشینه و میانگین فشار پلانتار، نسبت به دو پارامتر دیگر (جنس و ضخامت)، دارند. همچنین، مشخص شد که کفی­های سه­لایه می­توانند بیشینه و میانگین فشار را در ناحیه­ی جلوی پا کاهش داده و بنابراین، نقش مهمی در پیشگیری و درمان زخم پای دیابتی ایفا کنند.

واژه­های کلیدی: پا، ارتزهای طبی، تحلیل اجزاء محدود، فشار پلانتار، کفی سه‌لایه.

Abstract:

             Information on load transfer of foot internal structures as well as the foot-support interface during various activities is useful in enhancing biomechanical knowledge for foot orthosis design. In recent years, Custom-molded foot orthoses are frequently prescribed in routine clinical practice to prevent or treat plantar ulcers in diabetes by reducing the peak plantar pressure. However, the design and fabrication of foot orthosis vary among clinical practitioners and manufacturers. Moreover, little information about the effect of different design factors is available. As an alternative to the experimental approach, computational models of the foot and footwear can provide vital information about the effect of different structural and material design factors on plantar pressure distribution. In this study, the effect of different design factors of therapeutic insoles on plantar pressure distribution in balanced standing is investigated. To complexity of modeling process and time consuming of analysis, the static loading is conducted and so impact loading is neglected. A detailed 3D foot FE model of the human foot-ankle structure  was created from reconstructing CT images  using Mimics 10.01 software. The foot FE model consists of 19 separate bones, 114 ligaments, and the plantar fascia, embedded in a volume of encapsulated soft tissue. The main bone interactions were simulated as contacting deformable bodies. The analyses took into consideration the nonlinearities of material properties, large deformations, and interfacial slip/friction conditions. To validate the FE model, analysis results was compared to the Novel device measurements. After the FE model validation, conducted analysis of three different design factors (Arch Type, Material and Thickness) of therapeutic insoles to investigate effect of these parameters on peak and mean plantar pressure. Also, the effect of three-layer insoles was investigated in this study. The FE analysis show that among three design factors of therapeutic insoles, the use of an arch-confirming Custom-molded foot orthosis is more effective than material and thickness in reduction peak and mean plantar pressure. Also, this study revealed that three-layer insoles can reduce the peak and mean pressure in front of the foot. So, theses insoles can play an vital role in prevent or treat ulcers in diabetic feet.

Key Words: foot, therapeutic insoles, finite element analysis,  plantar pressure, three-layer insole


 

رزومه

 

رحمت الله کیانی

تلفن تماس: 09385548607

ایمیل : rahmatkiani1368@gmail.com

متولد : 1368

ساکن : شهرکرد

 

سوابق تحصیلی

کارشناسی مکانیک جامدات دانشگاه دولتی شهرکرد

  • عنوان پایان نامه: طراحی و ساخت نوار نقاله های صنعتی
  • معدل:16.05

1388 الی 1392

کارشناسی ارشد مکانیک- طراحی کاربردی- دانشگاه بوعلی سینا

  • عنوان پایان نامه: بررسی راه های افزایش مقاومت بالستیکی صفحات پلی کربنات
  • زمینه های تحقیقانی: بررسی روش های اندازه گیری تنش در برخوردهای بالستیکی
  • معدل:.15.5

1392 - در حال تحصیل

سوابق حرفه ای

  • دوره بازرسی جوش - شرکت ناظران یکتا اصفهان- 1389

 

         دوره آموزش کتیا به مدت 360 ساعت - 1389

 

  • دوره آموزسی تراشکاری- 1390

 

     

 

مهارتها

مهارتهای نرم افزاری

  • کتیا
  • آباکوس
  • LS-Dyna

آشنایی با زبانهای خارجی

  • انگلیسی - ترجمه و مکالمه

 

توضیحات

  • علاقه مند به فعالیت در زمینه تخصصی ضربه