تحلیل اجزاء محدود رباط های مفصل زانو در اثر برخورد اشیاء با سرعت ها و زاویه های متفاوت

مفصل زانو یکی از مهمترین و بزرگترین مفاصل بدن است که هندسه پیچیده ای دارد. این مفصل به علت نیروهای زیاد وارد بر آن در معرض آسیب های بسیار قرار دارد . رباطهای مفصل زانو نقش نگهدارندگی و حفظ تعادل را دارند. این رباطها بر اثر ضربه میتوانند دچار آسیب شوند. ضربه ناشی از تصادف و برخوردهای ورزشی از مهمترین علل آسیب رباطهای این مفصل هستند. در این پژوهش به مطالعه اثرات بارگذاری دینامیکی به صورت ضربه در سرعتها و زاویه های مختلف بر رباطهای مفصل زانو پرداخته شده است. بنابراین مدل سه بعدی مفصل زانو با در نظر گرفتن رباطها ایجاد شده است. در این پژوهش تحلیل رباطهای زانو با خاصیت ویسکوالاستیک و هایپرالاستیک انجام شده است. برای اعتبارسنجی مدل اجزاء محدود از داده های آزمایش تجربی موجود در پژوهشهای گذشته استفاده شده است. جابه جایی مفصل در شبیه سازی اجزاء محدود با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شدند که تطابق خوبی داشتند . با مشاهده نتایج این شبیه سازی مشخص شد که میزان آسیب در رباطها با سرعت رابطه مستقیم دارد. بیشینه تنش بر حسب تنش فون میسس بیان شده است. نتایج زاویه برخورد صفحه به مفصل زانو برای رباط های مختلف، متفاوت است. نتایج پیشبینی تغییرات تنش در رباط صلیبی قدامی و خلفی، عکس یکدیگر است. با افزایش زاویه از 0-180 درجه میزان تنش ایجاد شده در رباط صلیبی قدامی افزایش و در رباط صلیبی خلفی کاهش یافته است. افزایش زاویه برخورد باعث کاهش تنش در رباط جانبی داخلی و رباط جانبی خارجی شده است.

کلیدواژه ها:

تحلیل اجزاء محدود ، رباط های زانو ، ویسکوالاستیسیته ، هایپرالاستیسیته ، برخورد