Modelowanie oraz analiza statycznych i dynamicznych własności długich kości kończyny górnej człowieka
Wariant tytułu
Modeling and analysis of the static and dynamic properties of the long bones of the human upper limb
Autor
Nowak, Marcin
Promotor
prof. dr hab. inż. Marek A. Książek
Data wydania
2014
Data obrony
04.03.2015
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Słowa kluczowe
modelowanie, metoda elementów skończonych, biomechanika
modeling, finite element method, biomechanics
Abstrakt
Przedmiotem pracy są zagadnienia budowy modeli oraz analizy własności fizycznych i materiałowych kości ramienia i przedramienia. Zwięźle przedstawiono przegląd dostępnej literatury. Opisano dokładnie przedmiot badań, a więc kości z anatomicznego punktu widzenia. Następnie przedstawiono opis tkanek, komórek i struktur, które można napotkać w kościach. Kolejno zestawiono parametry mechanicznych kości, które zostały później użyte w dalszych badaniach. Zestawienie to uzupełnione zostało opisem badań dotyczących gęstości kości. Bardzo dokładnie zaprezentowano proces modelowania kości. Szczegółowo opisane zostały wszystkie kroki powstawania modelu, wraz z uzasadnieniem najważniejszych decyzji podjętych podczas modelowania. Opisano analizę powierzchni, oraz zastosowane warunki brzegowe wykorzystane w symulacjach. Zaprezentowano wyniki analizy powierzchni, które obejmują wykresy zmiany pola powierzchni przekroju, momentów bezwładności przekroju oraz położenia środka ciężkości w funkcji długości kości. Przedstawiono wzory matematyczne opisujące wspomniane własności. Kolejno przedstawiono wyniki symulacji numerycznych własności statycznych i dynamicznych modeli kości oraz ich tytanowych odpowiedników. Modele zostały poddane ściskaniu, zginaniu w dwóch prostopadłych do siebie płaszczyznach, skręcaniu i wyboczeniu. Przedstawiono częstości drgań własnych, oraz wykresy amplitud przemieszczeń na zadane wymuszenie, jednej z powierzchni kości.
The dissertation deals with the issue of construction of models and analysis of physical and material properties of the bone of the arm and forearm. Briefly presents an overview of the available literature. Described in detail subject of research, bone of the anatomical point of view. Describes of tissues, cells and structures that may be encountered in the bones. Mechanical parameters which were later used in further studies of bones are listed. Added a description of bone density studies. Very carefully presented modeling bones. Described in detail all steps creation model, together with the reasons for the major decisions taken during modeling. Describes the analysis of the surface, and applied boundary conditions used in the simulations. The results of surface analysis, which includes graphs change in cross-sectional area, moments of inertia and center of gravity as a function of the length of the bone. The paper presents mathematical formulas describing these properties. Next are presents the results of numerical simulations of static and dynamic properties of bone models and their titanium counterparts. The models were subjected to compression, bending in two mutually perpendicular planes, twisting and buckling. Shows the natural frequencies and amplitudes displacements for harmonic response one of the surface of the bone.
Klasyfikacja PKT
330931 Bioinżynieria
330900 Biologia teoretyczna i doświadczalna
330000 Nauki biologiczne
Wydział
Wydział Mechaniczny
Licencja
Licencja PK. Brak możliwości edycji i druku.
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
