مقایسه تاثیر خواص ناهمگن و ناهمسانگرد در جهات مختلف بارگذاری روی استخوان تیبیا به روش اجزای محدود

استخوان تیبیا یکی از استخوان‌های باربردار بدن است که بررسی‌های بیومکانیکی زیادی روی این استخوان با روش اجزای محدود انجام می‌شود. اطمینان از نتایج این روش وابسته به دقت هندسه و خواص مواد مدل استخوان است. هندسه دقیق برمبنای تصاویر ct ایجاد می‌شود. با توجه به خواص متعدد استخوان از جمله ناهمسانگردی و ناهمگنی و وجود محدودیت در اعمال همه این خواص در مدل اجزای محدود، این مدل‌ها با ساده سازی‌هایی همراه هستند. در این پژوهش به بررسی تاثیر خواص ناهمسانگرد و ناهمگن بر مبنای توزیع چگالی، روی رفتار استخوان تیبیا پرداخته می‌شود. سه مدل با خواص همگن-همسانگرد، همگن-ناهمسانگرد و ناهمگن-همسانگرد، تحت بارگذاری فشاری، کششی و برشی مقایسه شده است. نتایج نشان داد، اعمال خواص ناهمگن و ناهمسانگرد تحت همه بارگذاری‌ها موجب افزایش بیشینه تنش، کرنش و جابه‌جایی می‌شود. میزان بیشینه افزایش در مدل‌های ناهمگن تحت بار فشاری (253 % در کرنش، 42 % در جابه‌جایی و 22 % در تنش) و در مدل‌های ناهمسانگرد تحت بار فشاری (49 % در کرنش)، تحت بار برشی (3 % در تنش) و تحت بار کششی (5 % در جابه‌جایی) مشاهده شد. نتایج این پژوهش، اهمیت خواص مکانیکی مختلف استخوان، اثر و اولویت آنها متناسب با هدف مطالعه و نوع بارگذاری را در مدل‌سازی اجزای محدود استخوان روشن‌تر می‌سازد.