رحمت¬الله کیانی هرچگانی

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.