Experimental and computational investigation of biomechanical performance of the medical screws
Medikal vidaların mekanik performansının deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesi
- Tez No: 483540
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DURMUŞ ALİ BİRCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Medikal Kemik vidaları, Kemik Sıyırma Dayanımı (KSD), Poliüretan (PU) köpük, Sonlu Elemanlar Analizi (SEA), Johnson Cook (JC) Malzeme Modeli, Medical Bone screws, Pull-Out Strength (POS), Polyurethane (PU) foam, Finite Element Analysis (FEA), Johnson Cook (JC) Material Model
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Medikal kemik vidaları ortopedi operasyonlarında kullanılan en kritik malzemelerden biridir. Vida gevşemesi ve sıyırması, ameliyat sırasında veya sonrasında karşılaşılan temel problemlerdendir. Kemik Sıyırma Dayanımı (KSD), düşük yoğunluklu veya osteoporotik kemiğe sabitlenmiş bir vidanın mekanik davranışını anlamaya yardımcı olan önemli parametrelerden biridir. Bu çalışmanın amacı bir kemik vidasının sıyırma dayanımının vida çapı ve Poliüretan (PU) köpük yoğunluk değişiminden nasıl etkilendiğini deneysel olarak incelemek ve sonuçların Sonlu Elemanlar Analizi (SEA) ile sayısal olarak doğrulanmasını yapmaktır. Deneylerde, iki farklı çapta (5.5 ve 6.5 mm) konik pedikül vida ve beş farklı yoğunlukta (0.08 g.cm-3, 0.16 g.cm-3, 0.24 g.cm-3, 0.32 g.cm-3 ve 0.48 g.cm-3) PU köpük kullanıldı. Daha sonra, her gerinim hızında (trabeküler 0.0015 s-1, 0.015 s-1 ve 0.15 s-1, kortikal 0.01 s-1) kemiklerin elastik-plastik malzeme modeli için Johnson Cook (JC) sabitleri hesaplandı. SEA çözümleri için elastik (trabeküler ve kortikal) ve viskoelastik JC modelleri oluşturuldu ve sıyırma kuvvetleri Abaqus/Explicit kullanılarak çözümlendi. Deneysel ve SEA sonuçlarından elde edilen kuvvet yer değiştirme eğrilerine göre; kullanılan vida çapı, PU köpük yoğunluğu ve gerinim hızlarındaki artışla kemik sıyırma dayanımının arttığı görülmüştür. Bu çalışmada, literatürde henüz rastlanmayan trabeküler (süngerimsi) kemik için JC malzeme model sabitleri elde edilmiş ve deneysel olarak doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Medical bone screws are one of the most critical materials used in orthopaedic operations. Screw loosening and pull-out are basic complications encountered during or after surgery. Pull-Out Strength (POS) of the bone is one of the significant parameters to understand the mechanical behaviour of a screw fixed to poor quality or osteoporotic bone. The objective of this study is to investigate how the POS of a bone screw is affected by the factors of the screw diameter and the polyurethane (PU) foam density by experimental analysis first and then verifying the results with numerically by Finite Element Analysis (FEA). In the experiments, two different diameter (5.5 mm and 6.5 mm) of conical pedicle screws and five different density (0.08 g.cm-3, 0.16 g.cm-3 0.24 g.cm-3, 0.32 g.cm-3 and 0.48 g.cm-3) PU foams were used. Then, the Johnson Cook (JC) constants for elastic–plastic constitutive model of the bone at each strain rate (trabecular 0.0015 s-1, 0.015 s-1 and 0.015 s-1, cortical 0.01 s-1) were calculated. For the FEA solutions, elastic (trabecular and cortical) and viscoelastic JC models were created and pull-out strengths were estimated using Abaqus/Explicit. According to the force displacement curves obtained both from experimental and FEA results; the POS increases with the increase in diameter, density and strain rates. In this study, JC materiel model constants for trabecular (cancellous) bone, which are not available in the literature, were obtained and validated experimentally.
Benzer Tezler
- Makro besin elementlerinin (NPK) İzmir'de Mayıs ayında açığa dikilen 4-6 cm çevre büyüklüğündeki Gladiolus cinsine ait“hunting song”ve“Novalüx”kültür çeşitlerinin yumrularının gelişmeleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
TAHA ALİ AMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
ZiraatEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN HATİPOĞLU
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Bromtimol mavisi, bromkresol moru ve klorfenol kırmızısı indikatörleri katılmış özel besiyerlerinin sütlerde antibiyotik belirtilmesine uygunluğu üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ESENGÜL TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSüt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YAYGIN
- New algorithms and techniques for microprocessor-controlled PWM induction drives
Başlık çevirisi yok
OSMAN KÜKRER
Doktora
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. BÜLENT ERTAN