شبیه سازی و تحلیل فرآیند برش کاری و سوراخکاری جمجمه سر انسان بوسیله واتر جت به کمک ترم افزار المان محدود اباکوس

بهناز علیجانی¹ نیلوفر کاظمی²

1) کارشناسی ارشد رشته مهندسی پزشکی دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف اباد
2) کارشناسی ارشد رشته مهندسی پزشکی دانشگاه ازاد اسلامی واحد نجف اباد

کد IOI مقاله : XEHE-HCFBZ
محل انتشار : اولین کنگره بین المللی علوم، مهندسی و فن آوری های نو(secongress.com/1st)
چکیده :
    فرایند سوراخ‌کاری استخوان مهم‌ترین فرایند در اعمال جراحی ارتوپدي و درمان شکستگی‌هاست و همچنین در دندانپزشکی و نمونه‌برداری از استخوان کاربرد فراوانی دارد. در شبیه‌سازی برخورد جت آب به بافت استخوان با جریان دوفازی مایع- گاز روبه‌رو هستیم. به همین دلیل از روش حجم سیال برای جریان دوفاز استفاده‌شده است. همچنین در این پژوهش به بررسی انتقال حرارت در برخورد جت آب به سطح نیم‌کره پرداخته‌شده است. طبق نتایج به‌دست‌آمده برای قطر ثابت نازل، توزیع ضریب فشار و ضریب اصطکاک بر روی سطح برخورد بستگی به فاصله نازل از سطح دارد. فشار با کمتر شدن فاصله نازل از سطح در نقطه سکون افزایش می‌یابد. از بررسی توزیع عدد ناسلت با قطر ثابت و تغییرات فاصله نازل از سطح نشان داده شد که عدد ناسلت محلی از حداکثر مقدار در نقطه سکون در طول شعاع r/d کاهش می‌یابد و با افزایش فاصله نازل از سطح برخورد، ماکسیمم ناسلت در نقطه سکون، کاهش میابد. همچنین برای فاصله نازل تا سطح برخورد ثابت، توزیع ضریب فشار و ضریب اصطکاک بر روی سطح برخورد بستگی به قطر نازل از سطح دارد. فشار با افزایش قطر نازل در نقطه سکون افزایش می‌یابد. همچنین تغییرات سرعت برای هندسه نیم کره نشان می‌دهد که تغییر 20 درصدی در سرعت جت اثر چشمگیری بر ضریب فشار و اصطکاک نداشته است، اما افزایش سرعت باعث افزایش 5/44 درصدی در عدد ناسلت شده است. با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS که نرم‌افزاری بر پایه روش اجزاء محدود است، قطاعی نیمکره که می‌تواند مدلی ساده از جمجمه انسان باشد، مدل‌سازی شده است و با اعمال ویژگی‌ها و ضرایب واقعی ازجمله ضريب پوآسن و مدول يانگ، برای سطح استخوان در مدل انجام‌گرفته، به سوراخ‌کاری قطاعی از نیمکره به جنس استخوان پرداخته‌شده است. درنتیجه کانتور سوراخ‌کاری سطح استخوان با معیارهای ترسکا و فون مایزز و همچنین مقایسه ماکزیمم تنش‌های اعمالی در معیارهای مختلف نشان داده‌شده است و نتیجه‌گیری شد که با سرعت 232 متر بر ثانیه و فاصله نازل از سطح 0.5 میلی‌متر و قطر نازل 1 میلی‌متر که در این پژوهش نظر گرفته‌شده، می‌توان سوراخ‌کاری مناسبی انجام داد.

کلمات کلیدی : واتر جت سوراخ‌کاری استخوان شبیه سازی المان محدود نرم افزار اباکوس معیار جانسون کوک