İnsan Femur Modeli Üzerinde Flambaj Etkisinin Sonlu Elemanlar Metodu Kullanılarak Biyomekanik Olarak İncelenmesi

Bu çalışmada eksenel yükleme altında insan femur modeli üzerinde flanbaj etkisinin biyomekanik davranışının sonlu elemanlar metodu (SEM) kullanılarak analizi yapılmıştır. İnsan femurunun 3 boyutlu (3D) modeli Geomagic ve SolidWorks 2018 programı kullanılarak oluşturulmuştur. Sonlu eleman analizleri ise Ansys Workbench 18.2 programında gerçekleştirilmiştir. 3D insan femur modeline eksenel yükleme sonucu oluşan deformasyonlar basma ve flambaj olarak ayrı ayrı incelenmiştir. Yapısal analiz soncunda femur kemiğinde oluşan deformasyon 2.06 mm iken, burkulma analizi soncunda femur kemiğinde oluşan deformasyon ise 1.29 mm olarak hesaplanmıştır. Bu durum insan kemiğinde eksenel yük altında flambaj etkisinin düşük olduğunu göstermektedir. Bu durumun femur kemiğinin anatomik yapısı ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Biyomekanik, sonlu elemanlar metodu

PDF

___

[1] Yayla, P. Cisimlerin Mukavemeti (Teori ve Çözümlü Problemler). İstanbul: Çağlayan Kitapevi, 2001.[2] Atmaca, H., Kesemenli, C., Memişoğlu, K., Özkan, A., Celik, Y. 2013. Changes in the loading of tibial articular cartilage following medial meniscectomy: a finite element analysis study, Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc, Cilt. 21, Sayı. 12), s. 2667-73.[3] Inal, S., Taspinar, F., Gulbandilar, E., Gok, K. 2014. Comparison of the biomechanical effects of pertrochanteric fixator and dynamic hip screw on an intertrochanteric femoral fracture using the finite element method, The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, Cilt. Sayı. s. n/a-n/a.[4] Gok, A., Inal, S., Taspinar, F., Gulbandilar, E., Gok, K. 2014. Fatigue behaviors of different materials for schanz screws in femoral fracture model using finite element analysis, OPTOELECTRONICS AND ADVANCED MATERIALS-RAPID COMMUNICATIONS, Cilt. 8, Sayı. 5-6), s. 576-80.[5] Atmaca, H., Özkan, A., Mutlu, İ., Çelik, T., Ugur, L., Kisioglu, Y. 2014. The effect of proximal tibial corrective osteotomy on menisci, tibia and tarsal bones: a finite element model study of tibia vara, The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, Cilt. 10, Sayı. 1), s. 93-7.[6] Bessho, M., Ohnishi, I., Matsuyama, J., Matsumoto, T., Imai, K., Nakamura, K. 2007. Prediction of strength and strain of the proximal femur by a CT-based finite element method, Journal of Biomechanics, Cilt. 40, Sayı. 8), s. 1745-53.[7] Ota, T., Yamamoto, I., Morita, R. 1999. Fracture simulation of the femoral bone using the finite-element method: How a fracture initiates and proceeds, J Bone Miner Metab, Cilt. 17, Sayı. 2), s. 108-12.[8] Sowmianarayanan, S., Chandrasekaran, A., Kumar, R.K. 2008. Finite element analysis of a subtrochanteric fractured femur with dynamic hip screw, dynamic condylar screw, and proximal femur nail implants — a comparative study, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, Cilt. 222, Sayı. 1), s. 117-27.[9] Yu, X.-z., Guo, Y.-m., Li, J., Zhang, Y.-q., He, R.-x. 2007. Finite element analysis of impact loads on the femur, Chin J Traumatol, Cilt. 10, Sayı. 1), s. 44-8.[10] Senalp, A.Z., Kayabasi, O., Kurtaran, H. 2007. Static, dynamic and fatigue behavior of newly designed stem shapes for hip prosthesis using finite element analysis, Materials & Design, Cilt. 28, Sayı. 5), s. 1577-83.[11] Kayabaşı, O., Yüzbasıoğlu, E., Erzincanlı, F. 2006. Static, dynamic and fatigue behaviors of dental implant using finite element method, Advances in Engineering Software, Cilt. 37, Sayı. 10), s. 649-58.[12] Kayabasi, O., Ekici, B. 2007. The effects of static, dynamic and fatigue behavior on three-dimensional shape optimization of hip prosthesis by finite element method, Materials & Design, Cilt. 28, Sayı. 8), s. 2269-77.[13] Kadir Gök, A.G. ANSYSWORKBENCH – Bilgisayar Destekli Yapısal Analiz Uygulamaları. İstanbul: Abaküs Kitap, 2018.[14] Gok, K., Inal, S., Gok, A., Pinar, A.M. 2016. Biomechanical effects of three different configurations in Salter Harris type 3 distal femoral epiphyseal fractures, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Cilt. Sayı. s. 1-9.[15] Gok, K. 2015. Development of three-dimensional finite element model to calculate the turning processing parameters in turning operations, Measurement, Cilt. 75, Sayı. s. 57-68.[16] Inal, S., Taspinar, F., Gulbandilar, E., Gok, K. 2015. Comparison of the biomechanical effects of pertrochanteric fixator and dynamic hip screw on an intertrochanteric femoral fracture using the finite element method, The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, Cilt. 11, Sayı. 1), s. 95-103.[17] ERDEM, M., GOK, K., GOKCE, B., GOK, A. 2016. NUMERICAL ANALYSIS OF TEMPERATURE, SCREWING MOMENT AND THRUST FORCE USING FINITE ELEMENT METHOD IN BONE SCREWING PROCESS, Journal of Mechanics in Medicine and Biology, Cilt. Sayı. s. 1750016.[18] Gok, K., Gok, A., Kisioglu, Y. 2014. Optimization of processing parameters of a developed new driller system for orthopedic surgery applications using Taguchi method, Int J Adv Manuf Technol, Cilt. Sayı. s. 1-12.[19] Afsar, E., Taspinar, F., Calik, B.B., Ozkan, Y., Gok, K. 2016. Use of the finite element analysis to determine stresses in the knee joints of osteoarthritis patients with different Q angles, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Cilt. Sayı. s. 1-7.[20] Gok, K., Taspinar, F., Inal, S., Gulbandilar, E. 2015. IMPORTANCE OF SIDEBAR-BONE SPACING DURING THE APPLICATION OF PERTROCHANTERIC FIXATOR ON FEMORAL INTERTROCHANTERIC FRACTURE MODEL; COMPARISON OF THE BIOMECHANICAL EFFECTS USING FINITE ELEMENT METHOD, Biomedical Engineering: Applications, Basis and Communications, Cilt. 27, Sayı. 03), s. 1550030.[21] Yuan-Kun, T., Yau-Chia, L., Wen-Jen, Y., et al. Temperature Rise Simulation During a Kirschner Pin Drilling in Bone. Bioinformatics and Biomedical Engineering , 2009 ICBBE 2009 3rd International Conference on2009, p. 1-4.