Η διενέργεια εμβιομηχανικών μελετών σε μοντέλο με τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών
βρίσκεται σήμερα σε προχωρημένο στάδιο εξέλιξης. Σε αυτή την εξέλιξη κεντρική θέση
κατέχουν λογισμικά δύο κατηγοριών. Στην πρώτη κατηγορία κατατάσσονται τα λογισμικά
εμβιομηχανικής προσομοίωσης του ανθρωπίνου σώματος και στη δεύτερη κατηγορία τα
λογισμικά ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων.
Σε αυτή τη Μεταπτυχιακή Εργασία έγινε μία προσπάθεια διερεύνηση της συνεργασίας των δύο
αυτών κατηγοριών λογισμικού με την κινηματική μελέτη ενός οσφυϊκού σπονδύλου και την
ανάλυση φορτίσεών του με την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Για αυτό το λόγο
επιλέχτηκαν δύο λογισμικά εμπορικά διαθέσιμα. Το λογισμικό εμβιομηχανικής προσομοίωσης
Anybody modeling system και το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων Ansys
multiphysics.
Στο Πρώτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση του λογισμικού Anybody. Πιο συγκεκριμένα.
αναφέρονται τα στοιχεία εκείνα που υλοποιούν ένα μοντέλο του ανθρώπινου σώματος
(τμήματα, αρθρώσεις, μύες, σύνδεσμοι) καθώς και οι μελέτες που μπορούν να εκτελεστούν
δηλαδή η κινηματική και η δυναμική. Κύρια θέση κατέχει η αντιστροφή δυναμική μελέτη που
χαρακτηρίζεται από την εξαγωγή συμπερασμάτων για τις δυνάμεις και τις ροπές που
αναπτύσσονται σε ένα σώμα αφού έχει περιγραφεί εκ των προτέρων η κίνησή του.
Στο Δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μια λεπτομερής περιγραφή της ανατομίας της σπονδυλικής
στήλης στην οποία αναφέρονται τα επιμέρους κοινά στοιχεία που έχουν οι σπόνδυλοι καθώς
κου οι διαφορές στις διαφορετικές μοίρες της σπονδυλικής στήλης. Μετά την ανατομική
περιγραφή παρατίθεται η εμβιομηχανική θεώρηση της κατασκευής της οσφυϊκής μοίρας της
σπονδυλικής στήλης, αναλύοντας τα επιμέρους δομικά στοιχεία από μηχανική άποψη και η
λειτουργικότητά τους.
Στο Τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η κατασκευή ενός μοντέλου της σπονδυλικής στήλης στο
λογισμικό Anybody το οποίο υποβάλλεται σε κινήσεις κάμψης, έκτασης, πλάγιας κάμψης και
στροφής και επιχειρείται ο σχολιασμός των ευρημάτων.
Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο τα δεδομένα τα οποία παράγει η αντίστροφή μελέτη και
συγκεκριμένα οι φορτίσεις που δέχεται ο Ο5 σπόνδυλος κατά τις κινήσεις στις οποίες
υποβάλλεται η οσφυϊκή μοίρα χρησιμοποιούνται ως δεδομένα εισόδου για την ανάλυση του Ο5
σπόνδυλο με το λογισμικό μηχανικής ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων ANSYS.
Συνοψίζοντας, η συνεργασία των δύο λογισμικών αποδείχθηκε εφικτή και πρόσφορη. Στην
παρούσα μεταπτυχιακή εργασία αναπτύχθηκε η βασική τεχνογνωσία ως προς την χρήση του
λογισμικού Anybody Modeling System και την συστηματοποίηση της διασύνδεσης του με το
λογισμικό Ansys με αποτέλεσμά να αποτελεί την βάση για περαιτέρω εργασίες. / The conduction of biomechanical studies on models with the aid of computers is currently at an
advanced stage. In this essay, the central position is hold by two software categories. In the first
category are classified various software of biomechanical simulation of the human body and in
the second category are classified the software for the finite element analysis.
In this Master Thesis was made an attempt to explore the cooperation of these two kinds of
software. For this reason, two commercially available softwares were selected. The
biomechanical simulation was performed using the Anybody Modeling System software and the
finite element analysis was performed using the Ansys Multiphysics software.
In the first chapter the use of the Anybody software was presented. More specifically, those
elements that implement a model of the human body (segments, joints, muscles, ligaments) as
well as studies that can be performed i.e. the kinematics and dynamics studies were discussed in
details. The inverse dynamics study has been characterized as the main feature of the software
allowing to explore the resulting forces and torques developed in a body during the in advance
described movement.
The second chapter includes a detailed description of the anatomy of the spine. After the
anatomical description the biomechanical approach is presented, analyzing each individual
component from engineering point of view as well as their functionality.
The third chapter describes the construction of a model of the spine in the Anybody software
that is subjected to flexion, extension, lateral bending and rotation along with the results.
Finally, in the fourth chapter the data that produces the inverse study namely the loads applied
to the L5 vertebra during each movement performed by the lumbar spine are used as input data
for the mechanical analysis of L5 vertebra with the finite element analysis software ANSYS.
As a conclusion, the collaboration of these two software programmes proved to be feasible and
appropriate. In this master thesis the basic knowledge in the use of software Anybody Modeling
System has been developed and an interface with the software Ansys has been built thus
forming the basis for further work.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/7947 |
| Date | 19 August 2014 |
| Creators | Μαρής, Αλκιβιάδης |
| Contributors | Προβατίδης, Χριστόφορος, Maris, Alkiviadis, Προβατίδης, Χριστόφορος, Αλεξόπουλος, Λεωνίδας, Τσαγγάρης, Σωκράτης |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0031 seconds