مطالعه شبیه سازی و مدلسازی المان محدود سوراخکاری استخوان

شکستگی استخوان غالبا بر اثر سوانح و کهولت سن بوجود می آید و بی حرکت سازی استخوان شکسته شده با ایجاد سوراخ توسط مته و اتصال قطعاتی که به آنها پیچ می شوند انجام می گیرد. تلاش های متعددی برای یافتن راه حلی جهت کاستن نکروزهای حرارتی و نیروهای سوراخکاری صورت گرفته است. در این میان شبیه سازی کامپیوتری سوراخ کاری جهت پیش بینی نکروزهای حرارتی و نیروها با توجه به ورود کامپیوترهای پر سرعت جایگاه ویژه ای یافته است. در این پژوهش سوراخ کاری استخوان توسط نرم افزار المان محدود تجاری DEFORM/3D شبیه سازی شده است. این نرم افزار دارای ماژول مخصوص شبیه سازی ماشینکاری می باشد، لذا کار با این نرم افزار آسان تر و پاسخ آن سریعتر می باشد. با توجه به ناهمسانگرد بودن استخوان از معیار هیل برای تعریف ماده استفاده گردید. سرعت دورانی و پیشروی به عنوان دو ورودی در سه سطح، مجموعا 9=32 آزمایش طراحی و شبیه سازی آن به صورت سه بعدی اجرا شد و با مقادیر حاصل از آزمایش های تجربی مقایسه گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی کامپیوتری و آزمایش های تجربی همخوانی بالایی را نشان داده است. میزان خطای بین مقادیر اندازه گیری شده تجربی و شبیه سازی، حداکثر 10 درصد برای نیروی لازم جهت نفوذ مته و 7 درصد برای دما بوده است.