تحليل بيومكانيكي آسيب سر فضانورد در فازهاي شتاب‌گيري و فرود

دكتري

درحالي‌كه مجموعه¬اي از مطالعات قبلي، خطر ضربه به سر فضانورد را به كمك معيار آسيب سر (HIC) در فضانورد تحليل كرده‌اند، اما تعداد نسبتا كمي از اين مطالعات، خطر آسيب بافت نرم سر را در فضانورد مورد مطالعه قرار داده‌اند كه اطلاعات آن نيز در دسترس نمي‌باشد. هدف از مطالعه حاضر، تحليل بيومكانيكي آسيب‌هاي وارد به سر فضانورد به كمك مدل‌سازي المان محدود سر انسان و همچنين بهبود معيارهاي آسيب به سر موجود مي‌باشد. به اين منظور، ابتدا مدل سه‌بعدي المان محدود از سر انسان شامل قسمت‌هاي مختلف آناتوميكي ايجاد شده و به كمك نتايج آزمايش‌هاي ناهوم و تورسيل صحه‌گذاري شده است. در ادامه طراحي موقعيت نشيمنگاه، جهت حفظ ايمني سرنشين فضاپيما در موقعيت‌هاي شتاب‌گيري و بارهاي ضربه‌اي فرود صورت پذيرفته است. به اين منظور، ابتدا با استفاده ديناميك چندجسمي فضانورد، پاسخ ديناميكي فضانورد به بارهاي وارده در هنگام ضربه فرود و شتاب گيري تعيين شده است و با اعمال آن به مدل المان محدود سه‌بعدي سر، پاسخ ديناميكي سر به بار اعمالي تعيين شده است. همچنين، آناليز حساسيت براي ارزيابي حساسيت آسيب‌ها به تغييرات زواياي نشيمنگاه صورت پذيرفته است. درنهايت با جمع‌بندي نتايج به دست آمده موقعيت بهينه قرارگيري جهت تقليل آسيب‌هاي وارد به سر و آسيب به گردن سرنشين ارائه شده است. در ادامه اين مطالعه با توجه به نواقص موجود در معيارهاي آسيب به سر پيشين، توسعه معيار آسيب به سر جهت پيش‌بيني پاسخ درون جمجمه‌اي مدل المان محدود سر ارائه شده است. بنابراين ابتدا با شبيه‌سازي المان محدود سر بوسيله اعمال شتاب‌هاي انتقالي با اندازه و جهات مختلف، پاسخ درون جمجمه‌اي استخراج شده است. سپس با تحليل آماري و برازش منحني، معيارهاي آسيب جديد جهت پيش‌بيني تنش ون مايسز، فشار مثبت و فشار منفي مغز استخراج شده است. همچنين معيارهاي جديد براي پيش‌بيني آسيب سر جهت بهبود معيارهاي آسيب سر پيشين در بارهاي دوراني وارد به سر ارائه گرديد. به اين منظور به كمك مدل المان محدود سر سايمون تأثير بارهاي دوراني بر پاسخ‌هاي درون جمجمه‌اي در صفحات مختلف مورد تحليل و بررسي قرار گرفت. سپس با استفاده از تحليل آماري معيارهاي آسيب جديد ارائه گرديد كه دربردارنده اندازه و جهت اعمال بار جهت تخمين ريسك آسيب در بارهاي دوراني مي‌باشند.

190504

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر رضا كلانتري نژاد

ديناميك و ارتعاشات

دكتر محمد حق پناهي