آنالیز میکرو مکانیکی شکست بافت متراکم استخوان با استفاده از روش اجزا محدود توسعه یافته

استخوان به عنوان جزء اصلی اسکلت بدن، از آرایش پیچیده ای از مواددر مقیاسهای طولی متفاوت که به آن امکان میدهد قابلیتهای مکانیکی، شیمیایی و زیستی گوناگون و منحصر به فرد ازخود نشان دهد، تشکیل شدهاست. شکستگی استخوان با عواملی مانند تغییر در ریز ساختار و خواص ماده و تجمع ریزترکها تحت تاثیر قرار میگیرد. بنابراین بررسی اثر ریز ساختار ماده استخوانی بر انتشار ترک درمقیاس میکرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش مدل های عددی دوبعدی اجزا محدود میکرو ساختار بافت متراکم استخوان1 لگن گاو به صورت کامپوزیت سه فازی و کامپوزیت چهارفازی تحت بارکششی ایجاد شد. سپس انتشار ترک در مدل ساخته شده با استفاده از روش اجزا محدود توسعه یافته2 به وسیله ی نرم آباکوس3 بررسی شد. رفتار تنش-کرنش حاصل که در دو مدل مورد مطالعه کاملامتفاوت میباشد، تایید کننده ی نقش مهم میکروساختار بافت استخوان در شکست آن است. بررسی نتایج حاصل، بر اهمیت فاز میانی4 یعنی خطوط سیمانی5 در مدل کامپوزیت چهار فازی تاکید دارد. وجود این فاز میانی به صورت محلی بر مسیر انتشار ترک و رفتار در مقیاس ماکرو تاثیر میگذارد. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از مقالات موجود در این زمینه، برای کمک به توسعه مدلهای عددی و صحت سنجی نتایج استفاده شد.

کلیدواژه ها:

استخوان ، روش اجزای محدود توسعه یافته ، شکست ، میکرو ساختار.