اعلام جامعة بابل | اطروحة بهندسة المواد تصنيع قدم الفهد الرياضية للاطراف السفلية المبتورة

اطروحة بهندسة المواد تصنيع قدم الفهد الرياضية للاطراف السفلية المبتورة

نشر بواسطة : نورا كاظم بيرماني

تاريخ الخبر : 30/11/2022

عدد المشاهدات : 209

اطروحة بهندسة المواد تصنيع وتحليل قدم الفهد الرياضية للاطراف السفلية المبتورة
مناقشة اطروحة الدكتوراه للطالب مصطفى عبد الحسين مسافر مقدمة الى قسم هندسة البوليمرات والصناعات البتروكيمياوية في كلية هندسة المواد\ جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل درجة الدكتوراه في فلسفة هندسة المواد\ بوليمر، بحضور الاستاذ الدكتور عماد علي دشر عميد الكلية وعدد من تدريسيي القسم وموظفيه.
عنوان الاطروحة:
تصنيع وتحليل قدم الفهد الرياضية للأطراف السفلية المبتورة
Manufacturing and Analysis of Athletic Cheetah Foot for Transtibial Amputations

بأشــــــــراف:
الاستاذ الدكتور زهير جبار عبد الامير
الاستاذ الدكتور احمد فاضل حمزة

موجز الاطروحة:
قدم الفهد الرياضي تعد من الاقدام الرياضية الشائعة لاستخدمها من قبل الرياضيين الشباب والذين يعانون من بتر الاطراف السفلية. يفتقر مبتورو الاطراف من الرياضيين في العراق الى هذه الاطراف، يعود السبب في ذلك الى تكلفتها العالية، وايضا ان لكل رياضي يكون له تصميم قدم خاص به اعتمادا على وزنه وطوله ، وكذلك الامر المهم ان هذه الاطراف لها مدى من العمر الزمني للاستخدام المحدد اعتمادا على المسافة التي يجري بها الرياضي. وبالتالي فان جميع هذه الاسباب تشكل عاقا على الكثير من الشباب للممارسة حياتهم الرياضيية. لذلك فان الهدف من هذا البحث هو تصنيع قدم الفهد الرياضي من الياف الكربون المشبع بالايبوكسي باستخدام تقنية متطورة ومتوفرة بسهولة ، وباقل تكلفة.
هذه الدراسة تضمن ثلاثة اجزاء اساسية، الاول هو اعداد عينات للاختبارات الخواص الميكانيكة وخواص متانة الكسر للمادة المركبة, للحصول على تلك الخواص لاستخدمها في المحاكاة العددية للقدم. الجزء الثاني، اعداد نموذج عددي لمحاكاة اختبار الكسر (Mode-I) للمادة المركبة ,والمقارنه مع نتائج الاختبار التجريبي للتاكد من دقة وفعالية النموذج العددي المستخدم. الجزء الثالث، تصنيع قدم الفهد الرياضي واجراء الاختبارات المطلوبة للقدم الرياضي بلاعتماد على المحاكاة العددية باستخدام الخواص اعلاه. تم إجراء المحاكاة العددية باستخدام (ACP) ANSYS WORKBENCH 2022 .
تم تصنيع عينات الاختبار الميكانيكي ( الشد، الضغط، الانحاء، القص، الكلال) واختبار متانه الكسر(Mode-I) من مادة الياف الكربون (160 g/m2) المنسوجة في (0?/90?) وبنمط (2X2 Twill) مع المادة الاساس الايبوكسي، تمت ذلك باستخدام تقنية التصنيع (Seaman Composites Resin Infusion Molding Process) وتم اعتماد قيمة الكسر الحجي عند (50%) لجميع العينات.
تم تصنيع قدم الفهد الرياضي بتقنيه (Seaman Composites Resin Infusion Molding Process) وقد تم تطوريها لحل مشكلة انبعاج الطبقات العليا نتيجة عدم انتظام وتوزيع الضغط انثاء تفريغ الهواء . تم باستخدام صفيحة نحيفة السمك من الالمنيوم لجعل الضغط المسلط يكون في وقت واحد وبشكل منتظم. تم استخدم الياف الكاربون بعدد طبقات 75 طبقة مع الايبوكسي. بعد اكتمال عملية التصنيع، ظهر وجود خشونه في السطح الخارجي للقدم وتم معالجة باستخدام طبقة واحدة من الياف الكاربون بتقنيه (Hand-layup, and vacuum bagging) لعطاء جمالية للقدم. ويعود السبب في ذلك لوجود طبقة (Pee-ply) على طبقات الكاربون الخارجية.
النتائج بينت ان جميع قيم الخواص الميكانيكة وخواص متانه الكسر كانت ضمن المدى المقبول لطبيعة المادة المركبة ( الياف الكاربون/الايبوكسي). وهذ يعطي اشارة جيدة لاستخدام المادة في تصنيع القدم الفهد الرياضي. النتائج العددية بينت توافق جيد مع النتائج التجريبية ل (Mode-I). والموديل العددي المستخدم (Virtual Crack Closure Technique) كان فعال في تخمين خواص متانه الكسر للمادة المركبة المستخدمة.
النتائج العددية لقدم الفهد الرياضي تمت باختبار وزنين من الرياضيين 60 و 70 كيلوغرام، من خلال تسليط حمل يمثل وزن الرياضي اثناء التوقف ليكون الحمل ( 600 نيوتن و700 نيوتن )، على التوالي واثناء الجري يصبح وزن الرياضي ثلاث اضغاف ليكون الحمل ( 1800 نيوتن و2100 نيوتن)، على التوالي . اظهرت النتائج ان التصميم الذي تم تصنيعه كان اكثر ملائمة للرياضي ذو الوزن 60 كيلوغرام، من خلال الاعتماد على قيم الاجهاد ومقارتنها مع قيم مقاومة الشد القصوى للمادة المركبة ، وكذلك معايير الفشل وعامل الامان ، وفشل الكلال. على الرغم من وجود تقارب في بعض قيم نتائج بين الوزنين، ولكن لسلامة المادة المركبة والرياضي اثناء الجري تم التوصية باستخدام هذه القدم ("J" Cheetah foot) للرياضي ذو الوزن 60 كيلوغرام.
جنان العبيدي