تحليل شكستگي جمجمه ناشي از ضربه به كمك شبيه سازي اجزاي محدود

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

چكيده در سال‌هاي اخير، پژوهش¬هاي گسترده‌اي براي درك پيچيدگي‌هاي آسيب‌هاي سر و جمجمه انجام شده است. اين آسيب‌ها كه توسط مكانيزم‌هاي مختلف ايجاد مي‌شوند، به دليل پيامدهاي بالقوه شديد آن‌ها، از جمله آسيب‌هاي عصبي طولاني‌مدت و مرگ‌ومير، بسيار مهم هستند. اين پايان‌نامه به بررسي اثر قابل‌توجه سرعت برخورد بر شدت آسيب‌هاي وارده به ناحيه¬هاي مختلف سر و جمجمه، با استفاده از تركيبي از مدل‌سازي اجزاي محدود و تحليل زيست¬مكانيكي مي‌پردازد. در اين مطالعه با استفاده از مدل‌سازي سه‌بعدي و شبيه¬سازي اجزاي محدود، اثر ضربه¬هاي وارد به جمجمه از جهت‌هاي مختلف (جلو، بالا و پشت) را بررسي شده است. نتيجه¬ها نشان داد كه در حالت دوبرابر سرعت آستانه، مقادير تنش كمتر است؛ زيرا در سرعت‌هاي بالاتر، تغييرشكل‌هاي زيادي رخ‌داده است. اين تغييرشكل‌ها موجب پراكندگي تنش‌ها در ناحيه¬ها مختلف جمجمه شده و از تمركز تنش در يك نقطه خاص جلوگيري مي‌كند. اين امر نشان مي‌دهد كه سرعت ضربه نقش تعيين‌كننده‌اي در ميزان آسيب‌هاي وارد به جمجمه دارد. علاوه بر اين، تحليل‌ها نشان داد كه ضربه از جلو در سرعت دوبرابر آستانه باعث كرنش الاستيك بيشتري مي‌شود كه نشان‌دهنده ضعف ساختاري ناحيه‌ي جلوي جمجمه در مقابل ضربه با سرعت بالا است. در مقايسه ضربه‌ي آستانه، ميزان تغييرشكل در ضربه از جلو بيشتر و همچنين ميزان تنش‌ها در حالت ضربه از بالا بيشتر بود. اين نتيجه‌ها نشان مي‌دهد كه هر جهت ضربه تأثير متفاوتي بر توزيع تنش‌ها و تغييرشكل‌هاي جمجمه دارد. اين مطالعه همچنين نشان داد كه نه¬تنها ناحيه اصلي ضربه بلكه استخوان‌ها و مفصل¬ها بين صفحه‌هاي جمجمه نيز تحت تنش‌هاي زيادي قرار گرفتند. اين تنش‌ها باعث افزايش خطر آسيب به نواحي ديگر جمجمه مي‌شود و نشان‌دهنده‌ي اهميت توجه به‌تمامي نقطه¬هاي جمجمه در طراحي ابزارهاي محافظتي است. نتيجه¬هاي به‌دست‌آمده از اين پژوهش بينش‌هاي ارزشمندي را در زمينه بيومكانيك آسيب‌هاي سر فراهم مي‌كند و مي‌تواند به گسترش تجهيزات محافظتي مؤثرتر براي كاهش خطر آسيب‌هاي شديد، كمك كند. كلمات كليدي: بيومكانيك جمجمه، مدل‌سازي سه‌بعدي، شبيه¬سازي اجزاي محدود، آسيب، شكستگي جمجمه

229936

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان