بهینه‌سازی تثبیت‌کننده زند زبرین کامپوزیتی با رهیافت مکانیک آسیب پیوسته

با افزایش کاربرد کامپوزیت‌ها در پزشکی، استفاده از کامپوزیت‌های زیست سازگار الیاف کوتاه به عنوان تثبیت کننده‎ استخوان شکسته شده جای خود را نیز باز کرده است. در این مقاله با استفاده از مکانیک آسیب یک تثبیت کننده کامپوزیتی برای شکستگی ناحیه مچ دست -شکستگی زند زبرین یا دیستال رادیوس- برای به تعویق انداختن شکست در تثبیت کننده بهینه‌سازی می‌شود. برای مدل‌سازی رفتار تثبیت کننده، از یک مدل با دو مرحله همگن‌سازی و همچنین آسیب پیوسته لمتر برای پیش بینی آسیب استفاده می‌شود. در این مدل‌سازی از همگن سازی موری-تاناکا برای همگن کردن مدول سختی دانه‎‎ها و از مدل وویت برای همگن‎سازی کامپوزیت سود برده می‌شود. الگوریتم معرفی شده برای پیاده‌سازی عددی مدل دو مرحله‌ای همگن‌سازی به راحتی می‌تواند برای پیش‌بینی شکست در سایر کامپوزیت‌های الیاف کوتاه نیز مورد استفاده قرار گیرد. پس از راستی‌آزمایی مدل ارائه شده در یک تثبیت کننده معتبر، به بهینه‌سازی شکل هندسی این تثبیت کننده پرداخته می‌شود. نتایج پژوهش نشان می‌دهد مدل ارائه شده؛ یک مدل کارآمد برای پیش‌بینی شکست در پلاک‌های کامپوزیتی الیاف کوتاه است و می‎توان از این مدل برای بهینه‌سازی تثبیت کننده‎ها بدون آزمون‌های بالینی و تجربی استفاده کرد.

optimization of composite distal radius fixture using continuum damage mechanics

with the increasing use of composites in medicine, the use of biocompatible composites of short fibers as fixtures for broken bones has also found its place. this paper uses damage mechanics to optimize a composite fixture for a wrist fracture - a fracture of the distal radius - to delay damage in the fixture. to model the fixture behavior, a model with two stages of homogenization as well as continuous lemaitre damage is used to predict the damage. in this modeling, mori-tanaka homogenization is used to homogenize the grain hardness modulus and the voight model is used for homogenizing the composite. the introduced algorithm for the numerical implementation of the two-stage homogenization model could easily be used to predict damage in other short fiber composites. after verifying the model presented in a valid fixture, the geometric shape of this fixture has been optimized. the research results show the proposed model; it is an efficient model for predicting damage in short fiber composite plates and can be used to optimize fixtures without clinical and experimental tests.