بررسی المان محدود میزان و توزیع تنش های اعمال شده به پا در حین ایستادن

Abstract

تحقیقات بسیاری نشان داده اند که فاکتورهای بیومکانیکی نقش بسیار مهمی در مبحث سبب شناسی، درمان و جلوگیری از اختلالات پا بازی می کنند. در این مقاله جهت مدل سازی اجزاء پا شامل بخش استخوانی و بافت نرم تصاویر CT از پای یک انسان 65 ساله تهیه شده و سپس به کمک اصل جداسازی اعضاء با توجه به تراکم عضو، بخش استخوانی و بافت نرم پا توسط نرم افزار MIMICS استخراج شد. مدل ها بصورت یک input فایل که توسط نرم افزارABAQUS مستقیماً قابل خواندن است استخراج شدند. بخش زردپی آشیل و قسمت Plantar fascia بصورت مجازی و توسط المان های اتصال محوری و المان های خرپا مدل شده و با اعمال خواص مناسب برای بخش های مختلف شامل غضروف ها، استخوان ها و درنظر گرفتن بافت نرم به عنوان یک ماده هایپر الاستیک و تعریف شرایط تماسی مناسب بین پا و زمین، تنش ها و جابجائی های ناشی از وزن بدن درحالت ایستاده بر روی قسمت های مختلف پا استخراج گردید. بیشترین تنش ایجاد شده بر روی استخوان های پا در حالت ایستاده و ناشی از وزن بدن در قسمت استخوان پاشنه پا می باشد. این میزان برای انسان 70 کیلوگرمی تقریباً 32 مگاپاسکال می باشد. بیشترین محدوده تغییر جابجائی در منطقه استخوان های متاتارسال بوده و فشار تماسی قسمت بافت نرم پا در تماس با سطح زمین در قسمت پاشنه پا نیز حداکثر است. این میزان تقریباً 14/0 مگاپاسکال می باشد