۹ نتیجه برای هایپرالاستیک
عباس شفیعی، محمدتقی احمدیان، حسام هورسان، مریم هویت طلب،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
آسیب های ضربه مغزی، به عنوان یکی از ناشناخته مانده ترین عوامل اختلالات مغزی و مرگ و میر در جهان همواره مورد مطالعه بوده است. به علت محدویتی که در مطالعات آزمایشگاهی به‌طور مستقیم روی سر انسان وجود دارد، ارائه مدل المان محدود سر با مشخصات هندسی و خواص مکانیکی دقیق در این زمینه ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش، پس از مطالعه بر روی خواص مکانیکی بافت های سر و مدل های المان محدود ارائه شده، ابتدا خواص دقیق ویسکوهایپرالاستیک مغز با استفاده از نتایج آزمایش روی بافت مغزی گاو استخراج گردید و ضرایب مدل ساختاری چند جمله ای کاهش یافته مرتبه ۲ به عنوان متناسب ترین مدل هایپرالاستیک و ضرایب سری پرونی جهت معرفی خواص ویسکوالاستیک بافت مغز بیان گردید. سپس ضرایب هایپرویسکوالاستیک به دست آمده با مطالعات گذشته و تحلیل المان محدود مقایسه شد. در ادامه با استفاده از تصاویر سی تی و ام آر آی سر انسان، مدل المان محدود سر ساخته شده و با اعمال شتاب دورانی و خطی به صورت ناگهانی، مدل المان محدود سر اعتبارسنجی گردیده است. در پایان، شتاب های چند برابر گرانش به مدل اعمال شده و مرز آسیب عدم هوشیاری ناشی از شتاب چند برابر گرانش، با معیار های معتبر آسیب همچون معیار جراحت سر و بیشینه فشار مغزی به صورت کمی بیان شد. نتایج نشان می دهد، فشار مغزی بیشتر از ۱/۳ کیلوپاسکال و معیار شدت آسیب بیشتر از ۳۰ باعث بروز آسیب عدم هوشیاری می شود.
علی شقاقی مقدم، نریمان نظافتی،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
هدف از این پژوهش بررسی سختی یا مقاومت ماده در برابر نفوذ جسم خارجی، در پلیمرها و مواد هایپرالاستیک می‌باشد. به منظور دستیابی به این هدف، بررسی‌های انجام گرفته به دو دسته تجربی و عددی تقسیم بندی شده است. در این تحقیق، ازکفپوش‌های تک لایه لاستیکی و دو لایه پلی اورتان/ پلی وینیل کلراید مورد استفاده در سالن‌های ورزشی، به عنوان دو نمونه مورد آزمایش استفاده شده است. آزمون تجربی، طبق آزمون استاندارد ارزیابی کیفیت کفپوش‌های ورزشی انجام گرفته است. بررسی عددی نیز به کمک نرم افزار آباکوس، با شبیه سازی شرایط آزمون تجربی، انتخاب بهترین مدل هایپرالاستیک و قیاس نتایج با آزمون تجربی به منظور ارزیابی دقت و کارایی مراحل مختلف شبیه‌سازی انجام شده است. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق مشاهده می‌شود که نتایج حل عددی و نتایج تجربی همخوانی مناسبی با هم دارند. به عنوان مثال، نمونه اول با فرورفتگی ۵۷۵/۰ میلی‌متر در آزمون تجربی و با انتخاب مدل یئو، با درصد خطای %۳/۴ شبیه‌سازی شد. این درصد خطا برای نمونه دوم با فرورفتگی ۴۲۵/۰ میلی‌متر و انتخاب مدل چند جمله‌ای کاهش یافته درجه دوم برای هر دو لایه، برابر با %۹۴/۰ بود. همچنین با افزایش ضخامت کفپوش لاستیکی از ۵/۲ به ۵ میلی‌متر، سختی از مقدار ۱/۷۸ به ۳/۷۵ کاهش پیدا کرد. در مجموع، می‌توان گفت که میزان سختی پلیمرها وابسته به میزان ضخامت آنها بوده و شکل هندسی فرورونده نیز، بر عمق فرورفتگی فرورونده و شکل نمودار نیرو-جابجایی مؤثر است.
امیررضا اسمعیلی، میلاد کشاورز، افسانه مجری،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
سرطان بافت نرم معادل با تغییر خواص مکانیکی بافت می‌باشد. در سال‌های اخیر همواره علم پزشکی به دنبال معرفی روش‌های نوین در راستای تشخیص زودهنگام سرطان-های بافت نرم بوده‌است. وجه تمایز این روش‌ها از روش‌های متداول معاینه بافت، کاهش میزان آسیب و تهاجم وارد به بافت همزمان با افزایش دقت تشخیص می‌باشد. این مقاله قصد دارد با استفاده از داده‌های حاصل از آزمایش‌های بالینی روی بافت سینه به تحلیل و مدلسازی رفتار مکانیکی قسمتی از بافت نرم سینه توسط مدل هایپرالاستیک مونی‌ریولین بپردازد. به این منظور از یک دستگاه اعمال کرنش مکانیکی برمبنای روش نوین و غیرتهاجمی حس لامسه‌ی مصنوعی استفاده شده است. این دستگاه برروی ۸ بیمار با گستره‌ی سنی بین ۲۰ تا ۵۰ سال درکلینیک فوق‌تخصص بیماری‌های سینه زنان جهاددانشگاهی و بادرنظرگرفتن پروتکل‌های بالینی، مورد تست و ارزیابی بالینی قرارگرفته است. خروجی دستگاه شامل مقادیر تنش برحسب کرنش می‌باشد. از آنجاییکه خواص مکانیکی بافت سینه در ناحیه‌های مختلف بسیار متفاوت است، چند ناحیه مشخص روی بافت در بیماران مختلف انتخاب شده و در مجموع ۴۰ ناحیه مورد آزمایش توسط دستگاه قرار گرفته است. به منظور رسیدن به یک مدل قابل اطمینان، پایدار و بهینه، از الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌‌کردن ضرایب مدل هایپرالاستیک مونی‌ریولین استفاده می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهد که با استفاده از این مدل می توان رفتار مکانیکی ناحیه‌های مختلف از بافت نرم سینه را با دقت بالایی مورد بررسی و پیش بینی قرار داد. مدل به دست آمده قابلیت تشخیص وجود بیماری و پیگیری روند تغییرات آن را دارا می‌باشد.
یاور عنانی، غلامحسین رحیمی،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله رفتار لاستیک های ناهمگن مدرج تابعی با تغییر شکل بزرگ و تحت بارگذاری های مختلف و با فرض ماده هایپرالاستیک تراکم ناپذیر مدلسازی شده است. در بخش اول، رفتار لاستیک های همسانگرد ناهمگن مدرج تابعی، تحت بارگذاری کششی تک محوره، دو محوره و برش محض مورد بررسی قرار گرفته است. در بخش دوم رفتار لاستیک های همسانگرد ناهمگن مدرج تابعی تحت بارگذاری همزمان مکانیکی و حرارتی و با استفاده از تجزیه ضربی گرادیان تغییر شکل، تحلیل شده است. در بخش سوم نیز، رفتار لاستیک های عرضی ناهمگن مدرج تابعی تحت بارگذاری مکانیکی تک محوره، دو محوره و برش محض بررسی شده است. در مواد هایپرالاستیک ناهمگن مدرج تابعی خواص مکانیکی به طور پیوسته و در راستاهای مختلف ماده تغییر می کند. برای مدل کردن رفتار غیر خطی ماده از تئوری هایپرالاستیسیته و توابع انرژی کرنشی که تابعی از ناورداهای تانسور تغییر شکل چپ کوشی- گرین هستند، استفاده گردیده است. برای اینکه بتوان توابع انرژی موجود را برای مواد ناهمگن مدرج تابعی به کار برد می بایست در آن اصلاحاتی صورت پذیرد، بنابراین تغییرات ثوابت مربوط به توابع انرژی ذکر شده نیز با توجه به ناهمگن مدرج تابعی بودن ماده به صورت نمایی و در طول میله فرض شده اند. به دلیل ناهمگن مدرج تابعی بودن ماده، تغییر طول نقاط مختلف میله بارگذاری شده نیز تابعی از تغییر خواص می باشد. نتایج تحلیلی با داده های تجربی مقایسه شده و مشخص گردیده است، توابع به کار برده شده، با تقریب بسیار خوبی رفتار ماده را توصیف می کند.
محمد رضا ذاکرزاده، حمید صالحی، ابوالفضل صالحی، مصطفی باغانی،
دوره ۱۶، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله یک ساختار ساندویچی انعطاف‌پذیر نوین معرفی شده است که می‌تواند در هواپیمایی که بصورت هوشمند قادر به تغییر شکل خارجی خود در رژیم‌های مختلف پروازی است، کاربرد داشته باشد. ابتدا مروری بر ایده‌های مختلف ارائه شده در دنیا برای دستیابی به این هدف انجام شده و در ادامه ویژگی‌های سازه جدید معرفی و تفاوت‌های آن با سایر ایده‌ها بیان شده است. سپس فرآیند ساخت و مراحل مختلف شکل دادن به ساختار جدید شرح شده است. در یک هواپیمای با انحنای بال متغییر، بخش تغییر شکل پذیر بال را می‌توان بصورت تیر یکسردرگیر فرض نمود. بنابراین نمونه‌هایی از ساختار جدید بصورت تیر یکسردرگیر ساخته و تحت نیروی انتهایی آزمایش شده است. از آنجا که تحلیل عددی ساختار نوین مستلزم شناخت رفتار مکانیکی اجزاء مورد استفاده در آن است، بررسی جامعی در مورد رفتار مکانیکی تک تک اجزاء تشکیل دهنده ساختار نوین انجام شده است. در انتها از روش عددی، جهت مدلسازی نمونه منتخب سازه جدید، استفاده شده و تغییرات خیز نمونه‌ها با تغییر بار انتهایی بررسی شده است. با توجه به مشاهدات نمونه شکسته شده در یکی از مدل‌ها، توزیعی برای حفره‌های ناشی از فرآیند ساخت در نظر گرفته شده تا نتایج عددی دقیق‌تری بدست آید. در نهایت با همین فرضیات نمونه دیگری تحلیل شده و نشان داده شده که نتایج مدل دوم با نتایج تجربی همخوانی دارد.
علیرضا نعمانی، وحید دهقان نیستانک، مسعود عسگری،
دوره ۱۶، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۵ )
چکیده
شبیه سازی دریچه آئورت به دلیل ساختار آناتومیک پیچیده و خواص مکانیکی غیرخطی و شرایط بارگذاری وابسته به زمان از جمله مسائل مهم مورد توجه مدلسازی در حیطه بیومکانیک است. از طرف دیگر شبیه سازی مناسب عملکرد این دریچه در مطالعه رفتار، تشخیص بیماری و ترمیم احتمالی آن نقش به سزایی دارد. هدف اصلی این مطالعه یکسو سازی ویژگی‌های مهم فیزیولوژیکی و شبیه سازی ساختاری واقعی دریچه آئورت قلب صورت می‌باشد. برای این منظور یک مدل هندسه بدون فشار مناسب با استفاده از داده آناتومیک توسعه یافته و شبیه سازی اجزای محدود صریح دینامیکی از دریچه طبیعی آئورت انسان با در نظر گرفتن رفتار ماده به دو صورت الاستیک خطی و هایپرالاستیک غیر خطی برای لیف لت ها و بافت دریچه مورد بررسی قرار گرفته که شرایط بارگذاری آن از حالت بدون فشار آغاز شده است. مشاهده شد که اگرچه الگوی تنش کرنش مشابهی در دو مدل خطی و غیر خطی بر روی دریچه آئورت در طول سیکل قلبی ایجاد می‌شود اما طبیعت هایپرالاستیک بافت دریچه در توزیع مناسب تر تنش و کاهش کرنش تأثیر به سزایی در دینامیک حرکت دریچه از حالت سیستولیک به دیاستولیک دارد. همچنین مقادیر تغییر شکل مربوط به دیواره دریچه آئورت در دو مدل خطی و غیر خطی نسبت به تغییر شکل لیف لت‌ها بسیار متفاوت بوده و اهمیت مدل سازی هایپرالاستیک را برای بافت دریچه نمایان می‌کند. اثر تجربه محیط یا مانورهای با شتاب زیاد بر رفتار دینامیکی دریچه نیز بررسی شده است.
ساناز سعادتمند هاشمی، مسعود عسگری،
دوره ۱۶، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۵ )
چکیده
مدلسازی مناسب رفتار ماهیچه های اسکلتی بدن با توجه به ساختار آناتومیک پیچیده و خواص مکانیکی غیرخطی و شرایط بارگذاری همواره از جمله مسائل مهم مورد توجه مدلسازی در زمینه بیومکانیک بوده است. اغلب مدلهای موجود برای توصیف روابط ساختاری ماهیچه های اسکلتی بر پایه مدل یک‌بعدی و سه المانی هیل می‌باشند. در مقاله حاضر مدل سه‌بعدی ساختاری بر پایه فرض رفتار هایپر الاستیک و تعریف یک تابع انرژی مناسب و مشتق‌گیری از آن جهت تعیین تنش‌های دوم پایولا و کوشی برای توصیف رفتار غیر ارادی ماهیچه اسکلتی ارائه شده است. روابط ساختاری به کار رفته تعمیمی نوین و کارامد از مدل هامفوری و یین برای توصیف رفتار غیر فعال ماهیچه‌ی اسکلتی می‌باشدکه به صورت سه بعدی برای مودهای مختلف تغییرشکل ماده اعم از کشش ساده، تست کشش دو بعدی و شش حالت تست برشی بررسی شده و مقدار بهینه پارامترهای ثابت ماده برای هریک از این مودها با استفاده از الگوریتم ژنتیک محاسبه شده است. نهایتا مدل ساختاری ارائه شده در هریک از مودهای تغییرشکل با نتایج تجربی موجود مقایسه شده و کارایی و دقت آن نشان داده شده است. همچنین به منظور یررسی مزیت این مدل نسبت به دو مدل شناخته شده هایپرالاستیک آگدن و مونی-ریویلین که معمولا برای توصیف رفتار هایپرالاستیک مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند نتایج با نتایج حاصل از به کارگیری مدلهای قبلی مقایسه شده و تطبیق بسیار بهتر مدل ارائه شده از دو مدل مفروض با نتایج تجربی نشان داده شده است.
سعید تربتی، علیرضا دانش‌مهر،
دوره ۱۹، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
بیشترین میزان مرگ‌ومیر در کشورهای پیشرفته صنعتی در اثر بیماری‌های دستگاه قلبی- عروقی اتفاق می‌افتد. تلاش‌های اخیر در راستای مدلسازی عددی رفتار قلب انسان در حالت عادی و در صورت وقوع بیماری‌های مختلف این امکان را فراهم ساخته‌اند تا بتوان راهی برای مطالعه رفتار و آزمایش راه‌های درمان به‌صورت مجازی پیدا کرد تا آسیب‌های وارده به بدن انسان حداقل شوند. هایپرتروفی بطن‌ها که در اثر افزایش فشار و حجم خون داخل بطن ایجاد می‌شود، می‌تواند باعث تغییر در ساختار و عملکرد آن شده و منجر به نارسایی قلبی شود. در این پژوهش بیماری هایپرتروفی کانسنتریک بطن چپ قلب انسان در نرم‌افزار کامپیوتری شبیه‌سازی شد. مدل بطن چپ قلب در نرم‌افزار تجاری المان محدود غیرخطی ابکس/استاندارد با استفاده از سابروتین یومت براساس علم مکانیک محیط‌های پیوسته به‌کار گرفته شد. سعی شد راستاهای فیبرها با جزئیات و دقت بیشتری تعیین گردند و پراکندگی راستاهای فیبرها و صفحات قلبی در مدل غیر همسانگرد هایپرالاستیک دارای رشد، مد نظر قرار گیرند. با افزایش فشار داخل بطن و تنش دیواره، ضریب رشد صفحه‌ای کم‌کم از داخل بطن در ناحیه اندوکاردیوم تا ناحیه اپیکاردیوم افزایش یافت و سرانجام سراسر دیواره ضخیم‌تر شد. بعد از باربرداری نیز کمی تنش پسماند در بطن مشاهده شد. تغییرات ضریب رشد صفحه‌ای برحسب تنش نشان داد که در حوالی فشار بیشینه داخل بطن، ضریب رشد با تقریباً ثابت‌ماندن تنش به مقدار چشم‌گیری افزایش یافت.
پژمان نمه شیری، اکبر اللهوردی زاده، بهنام داداش زاده،
دوره ۲۳، شماره ۹ - ( ۶-۱۴۰۲ )
چکیده
بیماری‌های قلبی‌عروقی از مهم‌ترین علل مرگ در جهان هستند و درمان آنها از نظر پزشکی و مالی دارای اهمیت بسیاری است. یکی از روش‌های موثری که می‌تواند در درمان بیماری‌های قلبی‌عروقی بسیار مفید باشد، مدلسازی محاسباتی است که به کمک آن متخصصین پزشکی می‌توانند شناخت بهتری از قلب انسان داشته و رویکردهای درمانی تاثیرگذارتری ارائه دهند. مشخصه‌های مکانیکی ماهیچه قلب انسان که به عنوان یک بافت غیرخطی و ناهمسانگرد شناخته می‌شود، از مهم‌ترین قسمت‌های قلب است زیرا نقش اساسی را در پاسخ قلب به بارگذاری‌ها و باربرداری‌ها در خلال سیکل قلبی، بازی می‌کند. در این پژوهش، خاصیت هایپرالاستیک ارتوتروپیک و ویسکوالاستیک همسانگرد قلب انسان با لحاظ کردن اثر تنش فعال در ماهیچه قلبی و با بکارگیری هندسه بطن چپ ایده‌آل، مدلسازی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که خاصیت ویسکوالاستیک باعث میرا شدن تغییر شکل ماهیچه قلب می‌شود و مقدار پیچش تجربه شده توسط بافت را کاهش می‌دهد. همچنین، بافت ماهیچه قلب در شبیه‌سازی ویسکوالاستیک پدیده هیسترزیس را از خود نشان داد که این پدیده در مشاهدات بالینی از مکانیک قلب دیده شده است. مدل به طور کامل در نرم‌افزار المان محدود کامسول مولتی فیزیک پیاده‌سازی شده است و قابلیت این را دارد تا در پژوهش‌های آینده برای بکارگیری در مدلهای الکترومکانیکی قلب مورد استفاده قرار گیرد.
