Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel ve Nümerik Olarak Belirlenmesi



Benzer belgeler
T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Metal kalıplar Tabanı plastik enjeksiyonla üretilen, sayası ısı ile form alması istenilen (Rok ) ayakkabıların imalatında kullanılmaktadır.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS) (4.Hafta)

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

2.2 KAYNAKLI BİRLEŞİMLER

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ


FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

Ara Sınav. Verilen Zaman: 2 saat (15:00-17:00) Kitap ve Notlar Kapalı. Maksimum Puan

KİRİŞLERDE VE İNCE CİDARLI ELEMANLARDA KAYMA GERİLMELERİ

STRAIN GAGE DENEY FÖYÜ

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

AKMA VE KIRILMA KRİTERLERİ

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

Malzemenin Mekanik Özellikleri

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-4 MALZEMELERDE ÇEKME-BASMA - KESME GERİLMELERİ VE YOUNG MODÜLÜ Malzemelerde Zorlanma ve Gerilme Şekilleri

Makine Elemanları I. Yorulma Analizi. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

REZA SHIRZAD REZAEI 1

ENİNE DİKİŞLİ KAYNAK BAĞLANTILARINDA GERİLME ANALİZİ

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

BASINÇLI KAPLAR Endüstride kullanılan silindirik veya küresel kaplar genellikle kazan veya tank olarak görev yaparlar. Kap basınç altındayken

BELİRLİ YÜKLEME KOŞULLARI ALTINDA KILAVUZ RAY BAĞLANTI ELEMANLARINA ETKİYEN KUVVETLERİN TESPİTİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

5 İki Boyutlu Algılayıcılar

Shigley s Mechanical Engineering Design Richard G. Budynas and J. Keith Nisbett


Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

SAP2000 de önceden saptanan momentler doğrultusunda betonarme plak donatısı hesapları şu makale doğrultusunda yapılmaktadır:

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

SÜRTÜNME ETKİLİ (KAYMA KONTROLLÜ) BİRLEŞİMLER:

JOMINY DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

Kaynaklanmış Farklı Çeliklerin Yorulma ve Kırılma Analizlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Gerçekleştirilmesi

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

MALZEME ANA BİLİM DALI Malzeme Laboratuvarı Deney Föyü. Deneyin Adı: Malzemelerde Sertlik Deneyi. Deneyin Tarihi:

GERİLME ANALİZİ VE MOHR ÇEMBERİ MUKAVEMET

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

İNŞ 320- Betonarme 2 Ders Notları / Prof Dr. Cengiz DÜNDAR Arş. Gör. Duygu BAŞLI

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

YAPILAN ĠLK TĠP TESTLERĠNDEKĠ DOĞRAMALARIN SEÇĠMĠNDEKĠ KRĠTERLER

ÇELİK YAPILAR 3. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Karma Bağlantı Uygulanmış Farklı Metal Plakalarda Meydana Gelen Gerilmelerin İncelenmesi

STATİK GERİLMELER a) Eksenel yükleme Şekil 4.1 Eksenel Yükleme b) Kesme Yüklemesi Şekil 4.2 Kesme Yüklemesi

MMU 420 FINAL PROJESİ

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

kılavuz rayı konsolları ve tırnakları hakkında sınırlı sayıda yayınlanmış çalışma bulunmaktadır.

Şekil Çekmeye veya basmaya çalışan kademeli milin teorik çentik faktörü kt

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

CAM ELYAFI TUBİNG KATALOĞU

TEST RAPORU ALCAS AF50E SİSTEM ( ) NUMUNESİ İÇİN TEST METODU

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

KOMPOZĐT VE SANDVĐÇ KĐRĐŞLERDEKĐ HASAR ŞĐDDETĐNĐN TĐTREŞĐM BAZLI ANALĐZLER VE YAPAY SĐNĐR AĞLARI ĐLE TESPĐTĐ

Gerilme. Bölüm Hedefleri. Normal ve Kayma gerilmesi kavramının anlaşılması Kesme ve eksenel yük etkisindeki elemanların analiz ve tasarımı

ARAZİ ÖLÇMELERİ. Koordinat sistemleri. Kartezyen koordinat sistemi

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

Transkript:

Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 1, 2009 (55-69) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 6, No: 1, 2009 (55-69) TEK OLOJĐK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:1304-4141 Kısa Makale (Short Communication) Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel ve Nümerik Olarak Belirlenmesi Melih BELEVĐ, Gencer TURGAY Dokuz Eylül Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü ĐZMĐR Özet Dizaltı protezin ana yapısını oluşturan tüp genellikte alüminyumdan imal edilmektedir. Protezin hafifliği, hastanın hareket edebilmesi ve rahatlığı için çok önemli olduğundan kompozit malzemelerden tüp üretimi dünya üzerinde giderek yaygınlaşmaktadır. Malzeme ister kompozit olsun ister alüminyum olsun ISO, protezlerin güvenli olarak kullanımı ve daha iyi protezler üretilmesi için bazı standartlar getirmiştir. Bu çalışmada farklı malzemelerden (alüminyum ve cam-epoksi) üretilen tüpün standartlara uyup uymadığı laboratuar ortamında AG-50 kng Shimadzu Universal test cihazı kullanılarak, bilgisayar ortamında ise ANSYS yazılımı kullanılarak araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Biyomekanik, Dizaltı protez, Kompozit malzemeler, Sonlu elemanlar analizi Experimental and Numerical Determination Of The Compatibility Of Aluminum and Composite Below-Knee Prothesis Abstract The tube that composes the main frame of the below-knee prosthesis is usually made of aluminum. In order to enable the ease of mobility to patients and provide comfort, the weight of the prosthesis is of much importance. Therefore, manufacturing of composite tubes keeps increasing worldwide day by day. Whether the tube material is made of aluminum or composite material, ISO has established standards for the manufacturing of better quality prosthesis and safe use of them. In this study, the suitability of tubes manufactured from different materials (aluminum and glassepoxy) to standards has been investigated experimentally by tensile tests and by simulation (using ANSYS software). Keywords: Biomechanics, Below-knee prosthesis, Composite materials, Finite element analysis 1. GĐRĐŞ Yürüme bir yerden bir yere gidebilmek amacıyla gövdenin ilerletilmesidir. Yürürken gövdeyi öne doğru ilerletebilmek için bacaklarda bir dizi hareket oluşur ve bu hareketler sürekli tekrarlanır. Belirli bir düzenle tekrarlanan bu hareket zincirine yürüme siklusu adı verilir. Yürüme siklusu iki ana faza ayrılır. Basma fazı; ilk değme, yüklenme, basma ortası, basma sonu, salınım öncesi olarak, salınım fazı ise; erken salınım, salınım ortası, salınım sonu olarak alt fazlara ayrılır [1]. Bu makaleye atıf yapmak için Belevi M., Turgay G., Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel ve ümerik Olarak Belirlenmesi Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 6(1) 55-69 How to cite this article Belevi M., Turgay G., Experimental and umerical Determination Of The Compatibility Of Aluminum and Composite Below-Knee Prothesis Electronic Journal of Machine Technologies, 2009, 6 (1) 55-69

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel Protez, yürüme sırasında zamana bağlı olarak değişken yükleme serilerine maruz kalır. ISO 10328 e göre statik test yükleri bir tam yürüme aktivitesi sırasında doğan kuvvetlerin en ağırları ile ilişkilidir; bunlar topuğun yere çarptığı an (ilk değme fazı) (Şekil 1) ve parmakların yerden kalkmaya hazırlandığı (salınım öncesi fazı) andır (Şekil 2). Şekil 1 Đlk değme fazı (1. Test durumu) Şekil 2 Salınım öncesi fazı (2. Test durumu) Dizaltı protezi; şaft adaptörü(1), tüp bağlantısı(2), tüp(3), tüp adaptörü(4), bilek bağlantısı(5) ve ayak(6) elemanlarından oluşur (Şekil 3). Kritik parça tüptür. Bu çalışmada farklı özelliklerdeki iki malzemeden üretilen tüp kullanılmıştır. Kullanılan malzemeler alüminyum (6061) ve 500 gr. ön gerilmeli camepoksidir (E camı, %60 cam konsantrasyonu, 45 cam elyaf sarım açısı) [2, 3]. Şekil 3 Protezi oluşturan parçalar Şekil 4 de dizaltı protezin ayrıntılı teknik resimleri üç boyutlu olarak görülmektedir[4]. Burada üst kısım montaj(1), üst kısım kesit(2), komple montaj(3), alt kısım montaj(4) ve alt kısım kesit(5) olarak sunulmuştur. Şekil 4 Dizaltı protezi 3-boyutlu ve kesit görünümleri 56

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 2. DĐZALTI PROTEZLERDE TEST STA DARTLARI (ISO 10328) Đki farklı test konfigürasyonu mevcuttur. Bunlardan biri sol bacak için diğeri ise bunun simetriği olan sağ bacak için olandır. Her iki durum da üç boyutlu, küresel koordinat sisteminde incelenir [5]. Numuneye uygulanacak kuvvetlerin doğrultusunun saptanması için referans eksenleri (Şekil 5), referans düzlemleri (Şekil 6), referans noktaları (Şekil 7) belirlenmiştir. Test kuvvetleri alt ve üst referans düzlemleri arasında uygulanır. Diz ve bilek referans düzlemlerinin varlığı ise protezin yapısına bağlıdır. Diz mafsalı ve bilek mafsalı yoksa bu düzlemlere gerek yoktur. Kuvvetin doğrultusu her düzlemde belirtilen noktalar ile bulunur. ISO 10328 de kuvvetin geçeceği noktaların koordinatları belirlenmiştir [5]. Her test için ayrı koordinatlar hesaplanmıştır. Şekil 7 de referans eksenler, referans düzlemler, referans noktalar gösterilmiştir. Bu noktalardan kuvvetin doğrultusu elde edilmiştir. Şekil sadece bir örnek olup yürüme sırasındaki herhangi bir kuvveti göstermektedir. Gösterilen kuvvet ve doğrultusu test durumu kuvveti değildir. Test durumları daha sonra gösterilecektir. Şekil 5 Referans eksenleri Şekil 6 Referans düzlemleri 57

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel Komple yapı; diz üstü protezlerde diz mafsalı, bilek mafsalı ve ikisinin arasındaki bütün parçaları içerir. Ayrıca şaft ve ayak bu protezlere eklenebilir. Dizaltı protezlerde tam yapı bilek bağlantısı ve şaft adaptörü ile bunların arasındaki bütün parçaları içerir. Şaft ve ayak da bunlara eklenebilir. Kısmi yapı; tam yapıdan eksik olan yapılardır. Parçalardan herhangi birisi bile tak başına teste tabi tutulabilir. Fakat eksik olan parçaların yerine benzer parçalar yerleştirilerek test yükleme durumuna benzer pozisyon elde edilmelidir. Toplam numune uzunluğu test kuvvetinin uygulandığı üst nokta ile alt nokta arasındaki toplam mesafedir. L BT olarak gösterilmektedir. ISO 10328 de iki tane temel yapısal test prosedürü tanımlıdır. Biri statik test diğeri ise yorulma testidir. Statik test prosedürü ki bu çalışmada uygulanan test prosedürüdür, dayanıklılık ve hasar testini kapsamaktadır. Testler numunenin istenilen şartlara dayanıklılığının ispatı veya numunenin hasara uğraması ile sona erer. Yorulma test prosedürü normal yürüme sırasında oluşan yükleme durumlarının daha önceden belirlenmiş test kuvvetleri halinde numuneye tekrarlı olarak uygulanmasını kapsar. Testler numunenin hasara uğraması ile ya da daha önceden belirlenmiş bir çevrim sayısından hasarsız çıkma ve ardından statik dayanıklılık testinden de geçebilmesi ile sonuçlanır. Şekil 7 Referans eksenleri, düzlemleri ve noktaları (bu sadece örnektir, test durumu değildir) 58

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Normal yürüme sırasında oluşan kuvvetlerden maksimum olan iki tanesi ISO 10328 de test kuvveti olarak saptanmıştır. Bunlar ilk basma fazında oluşan kuvvet, yani topuğun yere bastığı (yükleme koşulu 1) sırada oluşan kuvvet ve salınım öncesi fazı yani ayağın parmaklar üzerinde durduğu (yükleme koşulu 2), artık salınım yapmaya hazırlandığı faz sırasında oluşan kuvvetlerdir. Şekil 8 yükleme durumu 1 i, Şekil 9 ise yükleme durumu 2 yi göstermektedir. Şekil 8 Yükleme durumu 1 Proteze etki eden kuvvetler kişisel parametreler, kullanıcının karakteristiği ve buna benzer bazı başka faktörler yüzünden değişkendir. Bunun için farklı kategorilerde farklı protezler üretilmektedir. Ve bu yüzdendir ki farklı test kuvveti seviyeleri mevcuttur. Yetişkinlerde ve çocuklarda belirgin karakteristik özelliklerin farklılaştığı hesaba katılır. A tipi yükleme seviyeleri yetişkinler için, C tipi yükleme seviyeleri ise çocuklar için düzenlenmiştir. A ve C tipi protezlerde kendi içinde kişi ağırlıklarına göre sınıflandırılmıştır. Tablo1 de A tipinin sınıfları görülmektedir. 59

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel Tablo 1 Yetişkinler için test yükleme seviyeleri En ağır şartlar A100>A80>A60 Test yükleme seviyeleri A100 A80 A60 Tablo 2 de protezlerin yapısına göre geçmesi gereken testler belirtilmiştir. Testler temel yapısal testler ve yan yapısal testler olmak üzere genel olarak ikiye ayrılmaktadır. Protezde bulunan parçaların artması ile yani protezin daha karışık olması ile protezin geçmesi gereken yan testlerin sayısı artmaktadır. Şekil 9 Yükleme durumu 2 Tablo 2 Protezlerin yapısına göre geçmesi gereken testler Yan yapısal testler Temel yapısal Test numunesi testler Burulma Diz bükme Diz kilit Ayak testi testi durumu testi testi Komple yapı (dizüstü) x x x x o Komple yapı ayaksız (dizüstü) x x - x o Kısmi yapı dizli ayaksız (dizüstü) x x - x o Kısmi yapı dizli ayaklı (dizüstü) x x x x o Sadece ayak - x x - - Kısmi yapı ayaklı dizsiz (dizaltı) x x x - - Kısmi yapı ayaksız dizsiz (dizaltı) x x - - - Not: x = Test gerekli, o = eğer özellik mevcutsa test gerekli 60

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 ISO 10328 e uyum sağlaması için numunelerin geçmesi gereken minimum test sayısı Tablo 3 te belirtilmiştir. Statik dayanıklılık veya statik hasar testleri uygulanan numunelere yorulma testi uygulanmamalıdır. Fakat yorulma testinden başarı ile çıkan numunelere statik testler uygulanabilir. Tablo 3 Uygulanması gereken minimum test sayısı Test tipi Minimum test sayısı Statik dayanıklılık testi Yükleme durumu 1 de 2 test ve Yükleme durumu 2 de 2 test Statik hasar testi Yükleme durumu 1 de 2 test ve Yükleme durumu 2 de 2 test Yorulma testi Yükleme durumu 1 de 2 test ve Yükleme durumu 2 de 2 test Tablo 4 ten düzlemler arası mesafeler numunenin yapısına göre belirlenir. Tablo 5 ten farklı protezler için her iki test yükleme durumuna ait kuvvetlerin geçtiği noktaları veren koordinatlar bulunur. Tablo 4 Düzlemler arası mesafelerin belirlenmesi Referans Düzlemi Test numune çeşitleri 1) A B C u T u T - u K = 150 u T - u K = 150 u T - u A = 590 - h r u K u K - u A = 440 - h r u K - u B = 500 u T - u A = 590 - h r u A u A - u B = 60 + h r u K - u B = 500 u T - u A = 590 - h r u B u A u B = 60 + h r u K u B = 500 u A u B = 60 + h r Toplam uzunluk 650 650 650 h r = önerilen topuk yüksekliği (10 mm) Komple yapı : A Kısmi yapı : A, B, C Farklı yapı : A, B, C Tüm uzunluklar mm cinsindendir. Referans Düzlemi Yön Tablo 5 Test kuvvetinin geçtiği noktalar Eksenlerden uzaklık 2) A100 için A80 için A60 için Yükleme durumu Yükleme durumu Yükleme durumu I II I II I II Üst 1) f T o T 82-79 55-40 89-74 51-44 81-85 51-49 Diz 1) o K -50-35 -48-39 -57-43 f K 52 72 56 68 49 68 Bilek 1) o A 30-22 25-24 24-26 f A -32 120-35 115-41 115 Alt 1) f B -48 129-52 124-58 124 o B 45-19 39-22 39-23 1)Bütün ölçüler mm. dir. 2)Şekil 8 ve 9 a bakınız. Tablo 6 dan farklı yükleme sınıflarında test durumu 1 ve 2 için kullanılması gereken test kuvvetleri belirlenir. 61

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel A A100 A80 A60 Yükleme durumu Bağlantıların testi Dayanıklılık Test kuvveti F pa Tablo 6 Test kuvvetleri Dayanıklılık Test kuvveti F sp Statik test prosedürü Statik hasar test kuvveti F su Sünek Gevrek Yorulma testi prosedürü Yorulma Testi kuvveti F c Maksimum Test kuvveti F max (F min +F c ) Çevrim sayısı I 5376 2240 3360 4480 1280 1330 3X10 6 II 4830 2013 3019 4025 1150 1200 3X10 6 I 4956 2065 3098 4130 1180 1230 3X10 6 II 4347 1811 2717 3623 1035 1085 3X10 6 I 3864 1610 2415 3220 920 970 3X10 6 II 3348 1395 2092 2790 797 847 3X10 6 Kuvvetler N dur Statik dayanıklılık testi aşağıda belirtildiği şekilde yapılır; I. Numune Tablo 4 ve 5 deki parametrelere göre test cihazına bağlanır. II. F SET = 0.8F C kurulum kuvveti Tablo 7 ye göre uygulanır. Bu kuvvet 30 saniyelik periyodu aşmayacak şekilde uygulanır ve bu süre sonunda kaldırılır. III. Dengeleme kuvveti olan F stab = 50 N uygulanır. Ve L BT ölçülene kadar bu kuvvet değiştirilmez. IV. L BT ölçülür ve L 4 olarak kaydedilir. V. F stab yavaş yavaş statik dayanıklılık kuvveti F sp ye arttırılır. F sp çizelgelere göre belirlenir. Yükün artış hızının 100 N/s ile 250 N/s arasında olması istenmektedir. F sp 30 saniye uygulanır. VI. Test kuvveti F stab = 50 N a düşürülür. VII. F stab ölçümler tamamlanana kadar uygulanır. Bu sürenin 15 dakikayı geçmemesi istenir. VIII. L BT ölçülür ve L 5 olarak kaydedilir. IX. D 3 = L 4 L 5 hesaplanır. X. Eğer D 3 15 mm den fazla ise numune ISO 10328 e uyumlu değildir. Dengeleme test kuvveti Tablo 7 Test kuvvetlerinin birbirleri ile ilişkileri Test kuvveti F stab = 50 N Kurulum test kuvveti F set =0,8 F c Bağlantıların test kuvveti F pa =1,2 F su Statik dayanıklılık test kuvveti F sp =1,75 F c Statik hasar test kuvveti F su =1,5 F sp (sünek hasar) F su =2,0 F sp (gevrek hasar) Đlk test kuvveti F min =50 N Yorulma test kuvveti Maksimum yorulma test kuvveti F c F max 62

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 3. DE EYSEL VE ÜMERĐK ÇALIŞMALAR Proteze standartlar tarafından uygulanması öngörülen bası kuvvetinin doğrultusu, her iki durum (test durumları) için de aşağıda belirtildiği gibidir. Kuvvetin 65 cm lik bir aralığa basması standartlarda vurgulanmıştır. Protezin eğik durması ayağın giyeceği ayakkabıdaki topuk yüksekliğinden kaynaklanan bir eğikliktir. Yaklaşık 5 dir. Test için standartlarda belirlenen yükleme koşullarından orta yükleme koşulu (A80) seçilmiştir. 1. durum için 2065 N, 2. durum için 1811 N luk bası kuvveti uygulanması gerekmektedir. Kuvvet uygulama noktalarının koordinatları standartlara uygun olarak belirlenip kuvvet doğrultusu bulunmuştur (ISO, 1996). Şekil 10 Test durumları (ANSYS de analiz yaparken kuvvet üç boyutlu girilebildiğinden protez sabit tutulmuştur) Şekil 11. Test durumları (Laboratuarda test yaparken kuvvet tek boyutlu basılabildiğinden protez üç boyutta döndürülmüştür) 63

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel ANSYS de [6,7] analizde (Şekil 10) sorun olmamasına rağmen gerçek testlerde (Şekil 11) protezi her iki durum için de universal test cihazına bağlamak oldukça zor olmuştur. Hem koordinatları tutturmak hem de ağırlık nedeniyle büyük ön yüklemeye sebep olmamak için ağaçtan (gürgen), bir yüzeyi iki açılı olan 4 adet (her durum için iki adet) bağlama aparatı yaptırılmıştır (Şekil 12 ve Şekil 13). Uygulanacak yükün yüzeye dağıtılması için üst tarafa yerleştirilen takozların altına ve üstüne 12 mm lik saç parça kesilmiştir. Saç parçaların koordinatları deney şartlarını kolay bir hale getirmek için referans olarak kullanılmıştır. Alt takozların altına ise herhangi bir kaymayı engellemek için kauçuk malzeme yerleştirilmiştir (Şekil 14 ve Şekil 15). Şekil 12 1. Test durumu (Model) Şekil 13 2. Test durumu (Model) Şekil 14 1. Durumda test (Numune 2065 N luk bası kuvvetine maruz bırakıldı) 64

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Şekil 15 2. Durumda test (Numune 1811 N luk bası kuvvetine maruz bırakıldı) Sonlu Elemanlar Modelinde Uygulanan Koşullar : Eleman tipi; Solid45 Malzemeler ; Alüminyum boru : E = 69 Gpa, υ = 0,33 Cam-epoksi boru : E x = 46,8 Gpa, E y = E z = 10,3 Gpa, υ xy = 0,27, υ yx = υ zx = 0,059 Çelik bağlantı elemanları : E = 210 Gpa, υ = 0.3 Poliüretan ayak : E = 50 Gpa, υ = 0,3 Kuvvetler; z y x 1. durum için; F = 2065 N F x = 380 N, F y = 400 N F z = -1989 N 2. durum için; F =1811 N F x = 58 N F y = -206 N F z = -1798 N Laboratuar Testlerinde Đzlenen Yol: Protez A80 test koşullarından geçirilmiştir. 1. test koşulu için (hem alüminyum boru, hem kompozit boru için) 50 N luk dengeleme kuvveti ile düzenek kuruldu. Sonra 200 N/s hızla kuvvet F C = 944 N a çıkarıldı. 944 N da 30 saniye beklendi. Tekrar 50 N a dönüldü. 60 saniye kadar malzemenin geri gelmesi 65

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel beklendi. Ve çökme kaydedildi. Ardından yine 200 N/s hızla F SP = 2065 N luk test kuvvetine çıkıldı. 2065 N da 30 saniye beklendi. Ve tekrar 50 N a dönülerek 60 saniye beklendi ve malzeme geri gelince çökme tekrar kaydedildi. Ve deney sona erdi. 2. test koşulu için (hem alüminyum boru, hem kompozit boru için) 50 N luk dengeleme kuvveti ile düzenek kuruldu. Sonra 200 N/s hızla kuvvet F C = 828 N a çıkarıldı. 828 N da 30 saniye beklendi. Tekrar 50 N a dönüldü. 60 saniye kadar malzemenin geri gelmesi beklendi. Ve çökme kaydedildi. Ardından yine 200 N/s hızla F SP = 1811 N luk test kuvvetine çıkıldı. 1811 N da 30 saniye beklendi. Ve tekrar 50 N a dönülerek 60 saniye beklendi ve malzeme geri gelince çökme tekrar kaydedildi. Ve deney sona erdi. Protezin standartlara uygun çıkması için F C kuvveti uygulanıp 50 N a dönüldüğünde oluşan çökme ile F SP kuvveti uygulanıp tekrar 50 N a dönüldüğünde oluşan çökme arasındaki farkın 15 mm nin altında olması gerekir. 4. SO UÇLAR Standartların gerektirdiği koşullar, hem bilgisayar ortamında (Şekil 16) hem de laboratuar ortamında (Şekil 17) sağlanmıştır. Testler başarı ile tamamlanmıştır. Đkinci durumdaki yük daha az olmasına rağmen çökmelerin daha fazla olduğu gözlenmiştir. Bu da protezin yerleştirilme açılarından kaynaklanmaktadır. ANSYS deki sonuçların gerçek değerlerden çok daha büyük olmasının sebebi gerçek testlerde kullanılan bağlantı elemanları (2 metal saç, 2 gürgen takoz) ve kaydırmazlık elemanları (2 kat kauçuk) dır. Alüminyum borulu protez her iki testten de başarı ile geçmiştir, ve standartlara uygundur. Cam epoksi borulu protez ilk testten geçememiştir ve ikinci test denenememiştir. Standartlara uygun değildir. Bu sonuçlar ışığında önerilerimiz aşağıda verilmiştir; Cam elyaf sarılırken daha sıkı sarılarak testlerden geçirilebilir. Cam epoksi hacimsel oranı %60 ın üzerine çıkarılarak testler yapılabilir. Cam epoksi borunun et kalınlığı 2mm den daha yüksek bir değere çekilip, testler yapılabilir. Cam elyafların sarım açıları değiştirilerek testler yapılabilir. 66

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 1. Durum - Alüminyum boru 1. Durum - Alüminyum boru 2. Durum - Alüminyum boru Düşey eksendeki çökmeler 2. Durum - Alüminyum boru Düşey eksendeki gerilmeler 1. Durum - Kompozit boru Düşey eksendeki çökmeler 1. Durum - Kompozit boru Düşey eksendeki gerilmeler 2. Durum - Kompozit boru Düşey eksendeki çökmeler 2. Durum - Kompozit boru Düşey eksendeki gerilmeler Düşey eksendeki çökmeler Şekil 16 ANSYS 67 Sonuçları Düşey eksendeki gerilmeler

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 Alüminyum ve Kompozit Dizaltı Protezlerin Uygunluğunun Deneysel 1. Durum Alüminyum Boru 1. Durum Alüminyum Boru Kuvvet Zaman Diyagramı 2. Durum Alüminyum Boru Kuvvet Çökme Diyagramı 2. Durum Alüminyum Boru Kuvvet Zaman Diyagramı 1. Durum Cam-Epoksi Boru Kuvvet Çökme Diyagramı 1. Durum Cam-Epoksi Boru Kuvvet Zaman Diyagramı 1. Durum Sıkı Cam-Epoksi Boru Kuvvet Çökme Diyagramı 1. Durum Sıkı Cam-Epoksi Boru Kaynaklar Kuvvet Zaman Diyagramı Kuvvet Çökme Diyagramı Şekil 17 Deney Sonuçları 68

Belevi M., Turgay G. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 55-69 5. KAY AKLAR 1. Yalçın, S., Özaras, N., Yavuzer, G., Gök, H., 2001, Yürüme Analizi Avrupa Tıp Kitapçılık Ltd. Şti. 2. Şahin, Y., 2000, Kompozit Malzemelere Giriş, Gazi Kitapevi Tic. Ltd. Şti. Ankara 3. Ersoy, H. Y., Kompozit Malzeme, Literatür Yayıncılık, 2001 4. Sayısal Grafik, 2000, Mechanical Desktop Yardımcı Kitap, Sayısal Grafik 5. ISO, 1996, International Standart ISO-10328, ISO 6. ANSYS, Ins, 1994, ANSYS Workbook, ANSYS Inc, Release 5.3 7. Moaveni, S., 1999, Finite Element Analysis Theory and Application with ANSYS, Prentice Hall 69