رحمت¬الله کیانی هرچگانی
رحمت¬الله کیانی هرچگانی
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
| 1388 الی 1392 | |
کارشناسی ارشد مکانیک- طراحی کاربردی- دانشگاه بوعلی سینا
| 1392 - در حال تحصیل | |
سوابق حرفه ای | ||
|
| |
دوره آموزش کتیا به مدت 360 ساعت - 1389 |
| |
|
| |
مهارتها |
مهارتهای نرم افزاری
آشنایی با زبانهای خارجی
توضیحات
|