Geri Dön

Development of a vibration-focused multi-body dynamics model for designing a cervical spine support system

Servikal omurga destek sistemi tasarımına yönelik titreşim odaklı çoklu cisimler dinamik modelinin geliştirilmesi

  1. Tez No: 858622
  2. Yazar: NIMA HEIDARI
  3. Danışmanlar: Assoc. Prof. Dr. POLAT ŞENDUR, Assist. Prof. Dr. RAMAZAN ÜNAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 82

Özet

Boyun yaralanmaları, çeşitli nedenlere sahip yaygın bir sorun olup hafif rahatsızlıktan ciddi sakatlığa kadar değişebilir. Literatürde boyun sistemmin biyomekanik modellerinin bolca bulunmasına rağmen, bu modellerin modal ve frekans tepki analiz yetenekleri sınırlıdır. Bu boşluğu doldurmak amacıyla kapsamlı bir baş-boyun sistem modeli geliştirilmiş ve frekans alanı analizi olanaklı hale getirilmiştir. 20 serbestlik derecesine sahip çoklu cisimler dinamiği modeli, ADAMS yazılımının frekans tepki analiz yetenekleri kullanılarak oluşturulmuştur. Bu model, omurlar, bağlar ve aktif ve pasif kaslar gibi çeşitli unsurları içermektedir. Doğrulama, OpenSim verileri ve mevcut deneysel bulgulara karşı gerçekleştirilmiştir. Model daha sonra parametrik tasarım çalışması yapmak için kullanılmış, bir kavramsal boyun destek sisteminin önemli tasarım faktörlerini değiştirme olanağı sunmuştur. DoE matrisinden parametrik tasarımları değerlendirmek için iki titreşim amaç fonksiyonu seçilmiştir. İlk fonksiyon başın frekans tepkisinin maksimum değerini tanımlarken, ikincisi ilgi alanındaki frekans aralığı içindeki genel titreşimi ölçmektedir. Bir vaka çalışmasında, modelin yetenekleri gösterilmiş ve boyun destek sistemi için optimum tasarım parametreleri tanımlanmıştır. Geliştirilen model, özellikle titreşimle ilgili performans metriklerini hesaplama kapasitesi sayesinde, çeşitli endüstrilerde önemli katkılarda bulunma potansiyeline sahiptir. Uygulamalar, otomotiv ve havacılık sektörlerinde yorgunluğu azaltmak amacıyla titreşimi önleyici cihazlar tasarlama işlerinden sağlık sektöründe rehabilitasyon sistemlerini geliştirerek hastaların egzersiz etkililiğini artırmaya kadar geniş bir yelpazeye yayılmaktadır.

Özet (Çeviri)

Neck injuries, a common issue with various causes, can range from mild discomfort to severe disability. Despite the abundance of biomechanical models of the cervical spine in the literature, their capabilities for modal and frequency response analysis are limited. A comprehensive head-cervical spine model was developed to address this gap, enabling frequency domain analysis. A multi-body dynamics model with 20 degrees-of-freedom was created using ADAMS software's frequency response analysis capabilities. This model incorporates various elements, including vertebrae, ligaments, and active and passive muscles. Validation was conducted against OpenSim data and existing experimental findings. The model was then employed to conduct a Design of Experiments (DoE) study, where key design factors of a conceptual neck support system were varied. Two vibration objective functions were selected to evaluate the parametric designs from the DoE matrix. The first function identifies the maximum value of the head's frequency response, while the second measures overall vibration within the frequency range of interest. In a case study, the model's capabilities were demonstrated, identifying optimum design parameters for the neck support system. This powerful model, particularly its capacity to calculate vibration-related performance metrics, has the potential to make significant contributions across various industries. Applications range from designing anti-vibration devices to reduce fatigue in the automotive and aerospace sectors to enhancing rehabilitation systems in healthcare, ultimately improving patient exercise effectiveness.

Benzer Tezler

  1. Kriging interpolasyonu kullanan vekil modeller ile gemi kıç formunun viskoz direnç yönünden optimizasyonu

    Aft form optimization of ships for minimum viscous resistance by using kriging metamodeling technique

    HAYRİYE PEHLİVAN SOLAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER GÖREN

  2. Silecek sistemlerinde kullanılan dişli çark mekanizmaları için gürültü analizi

    The acoustic analysis of the gearbox of the wiper system

    MUSTAFA ERDEM KAFALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP PARLAR

  3. Çamaşır makinesi körüğünün dinamik özelliklerinin belirlenmesi ve makinenin dinamiğine etkisi

    Determination of washing machine gasket characteristics and its effect on machine dynamics

    MERVE EMEKSİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK

  4. Uruguay anlaşmaları ve dünya ticaretine olası etkileri

    Başlık çevirisi yok

    ARMAĞAN ZALOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. LERZAN ÖZKALE

  5. Numerical modeling and experimental analysis on coupled torsional-longitudinal and lateral vibrations of propulsion shaft system

    Gemi sevk sistemlerinde oluşan tekil ve birleşik eksenel, yanal ve burulma titreşimlerinin incelenmesi

    AKİLE NEŞE HALİLBEŞE

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL