AI Summary & Key Takeaways
AI InsightTheoretically, while the critical load (𝐹𝑘𝑟) was calculated as 2102.21 N, it was calculated as 2164.54 N in SEA.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, biomechanical behaviors of the buckling effect on human femur model under axial loading were analyzed by using finite element method (FEM). The 3D model of the human femur was created using the Geomagic and SolidWorks 2018 program. Finite element analysis was performed in Ansys Workbench 18.2. The deformations and stresses resulting from axial loading to the 3D human femur model were examined separately as compression and buckling. While the deformation of the femoral bone was 2.06 mm in structural analysis, the deformation of the femoral bone was calculated as 1.29 mm in buckling analysis. This situation shows that the flambaj effect is low in the human bone under axial load. This situation is thought to be related to the anatomical structure of the femoral bone. In addition, while the stress value at the compression effect was 15.71 MPa, the critical buckling stress under flambaj effect was 8.30 MPa. Theoretically, while the critical load (𝐹𝑘𝑟) was calculated as 2102.21 N, it was calculated as 2164.54 N in SEA.
Özet
Bu çalışmada eksenel yükleme altında insan femur modeli üzerinde burkulma etkisinin biyomekanik davranışın sonlu elemanlar metodu (SEM) kullanılarak analiz edilmiştir. İnsan femurunun 3 boyutlu (3D) modeli Geomagic ve SolidWorks programı kullanılarak oluşturulmuştur. Sonlu eleman analizleri ise Ansys Workbench 18.2 programında gerçekleştirilmiştir. 3D insan femur modeline eksenel yükleme sonucu oluşan deformasyonlar ve gerilmeler basma ve flambaj olarak ayrı ayrı incelenmiştir. Yapısal analiz soncunda femur kemiğinde oluşan deformasyon 2.06 mm iken, burkulma analizi sonucunda femur kemiğinde oluşan deformasyon ise 1.29 mm olarak hesaplanmıştır. Bu durum insan kemiğinde eksenel yük altında flambaj etkisinin düşük olduğunu göstermektedir. Bu durumun femur kemiğinin anatomik yapısı ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Ayrıca basma etkisindeki gerilme değeri 15.71 MPa iken, flambaj etkisindeki kritik burkulma gerilmesi ise 8.30 MPa olarak heaplanmıştır. Teorik olarak kritik yük (𝐹𝑘𝑟) 2102.21 N olarak hesap edilirken, SEA’ de ise 2164.54 N olarak hesaplanmıştır.