تصنيع وتحليل قدم الفهد الرياضية للأطراف السفلية المبتورة

الباحث

مصطفى عبد الحسين مسافر خضير

المشرف

زهير جبار عبد الأمير; أحمد فاضل حمزة

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة البوليمر

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

E

الكلمات المفتاحية

قدم الفهد;الأطراف الصناعية;البتر;المواد المركبة

تعد قدم الفهد الرياضي من الاقدام الرياضية الشائعة وذلك لاستخدامها من قبل الرياضيين الشباب، الذين لديهم بتر بالاطراف السفلية. يفتقر مبتورو الاطراف السفلية من الرياضيين هواة الجري في العراق الى هذه aI LY يعود السبب في ذلك الى تكلفتها العالية ، وايضا ان لكل رياضي يكون له تصميم خاص به اعتمادا على وزنه 5 cal pha وكذلك الامر المهم ان هذه الاطراف لها مدى من العمرالتشغيلي للاستخدام المحدد اعتمادا على المسافة التي يجري بها الرياضيء وبالتالي فان جميع هذه الاسباب تشكل عاقا على الكثير من الشباب لممارسة حياتهم الرياضيية؛ لذلك فان الهدف من هذا البحث هو تصنيع قدم الفهد الرياضي من الياف الكربون المشبع بالايبوكسي باستخدام تقنية متطورة ومتوفرة بسهولة، وباقل تكلفة. الدراسة تضمن ثلاثة اجزاء اساسية: اولا: هو اعداد عينات لاختبارات الخواص الميكانيكة للمادة المركبة لاستخدمها في المحاكاة العددية للقدم. ثانيا: اعداد نموذج عددي لمحاكاة اختبار الكسر للنمط الاول (Mode-I) للمادة ALS yall ومقارنه النتائج مع نتائج الاختبار التجريبي للتاكد من دقة وفعالية النموذج العددي المستخدم. ثالثا: تصنيع قدم الفهد الرياضي واجراء الاختبارات المطلوبة للقدم الرياضي بالاعتماد على المحاكاة العددية باستخدام الخواص اعلاه. تم إجراء المحاكاة العددية باستخدام ANSYS (ACP) WORKBENCH 2022 . تم تصنيع عينات الاختبار الميكانيكي ( الشدء الضغطء الانحاء؛ القصء الكلال) واختبار متانه الكسر للنمط الاول والثاني (51006-11 (Mode-I and من مادة الياف الكربون g/m?) 160( المنسوجة في )0°/90°( وبنمط (2X2 Twill) مع المادة الاساس الايبوكسي؛ تمت عملية التصنيع باستخدام تقنية التصنيع (Seaman Composites Resin Infusion Molding Process) والحصول على قيمة الكسر الحجي للالياف تقريبا )%50( لجميع العينات . تم تصنيع pad الفهد الرياضي بتقنيه ) Seaman Composites Resin Infusion Molding oi (Process استخدم الياف الكاربون بعدد طبقات 75 طبقة مع الايبوكسي. بعد اكتمال عملية التصنيع، ظهرت خشونه في السطح الخارجي للقدم وتم معالجة باستخدام طبقة واحدة من الياف الكاربون بتقنيه (Hand layup and vacuum bagging) لعطاء جمالية للقدم. ويعود السبب في ذلك لوجود طبقة Pee-) (ply على طبقات الكاربون الخارجية.

Cheetah foot is a typical athlete's foot used by young athletes and those with lower limb amputations. Amputee athletes in Iraq lack these "J" Cheetah feet due to their high cost, and each athlete has his foot design depending on his weight and height. The important thing is that running feet have a specific use life depending on the distance the athlete was running. Therefore, all these reasons hinder many young people from practicing their sporting lives. This research aims to manufacture the athlete's foot from carbon fiber with epoxy using advanced technology that is readily available and at the lowest cost. This study includes three main parts. The first is the preparation of specimens for tests of the mechanical properties of the composite material. To get these properties and use them in the numerical simulation of the foot. The second part is preparing a numerical model to simulate the fracture test Mode-I of the composite material and comparing it with the experimental test results to ensure the accuracy and effectiveness of the numerical model used. The third part is manufacturing the athlete's foot and procedure the required tests for the athlete's foot based on numerical simulation using the above properties. The numerical simulation was done using ANSYS WORKBENCH 2022 (ACP). The mechanical test specimens (Tensile, Compression, Bending, Shear, Fatigue, Mode-I, and Mode-II) were manufactured from AS4 carbon fiber material (2X2 Twill, 160 g/m2), woven in (0 ̊/90 ̊) with a matrix of epoxy. This was done using the "Seemann Composites Resin Infusion Molding Process" manufacturing technique. The volume fraction value was (50%) for all specimens. "J" Cheetah foot is manufactured with "Seaman Composites Resin Infusion Molding Process" technology. Carbon fiber woven was used in 75 layers with epoxy. After the manufacturing process was completed, roughness appeared on the outer surface of the foot. It was finished using a single layer of carbon fiber with the technique of (Hand-layup and vacuum bagging) to give an aesthetic appearance to the foot. This is due to a layer (peel-ply) on the outer layers of carbon. The results showed that all values of mechanical properties and fracture strength properties were within the acceptable range of the composite material (carbon fiber-epoxy). This gives a good indication of the use of the material in manufacturing the athlete's foot. The numerical results showed good agreement with the experimental results of Mode-I. The numerical model using the Virtual Crack Closure Technique effectively estimated the properties of the fracture toughness of the composite material used. The numerical simulation of the cheetah athlete's foot is the procedure by two weights of 60 and 70 kg athletes, using a load representing the athlete's weight during standing (600 and 700) N, respectively. While running, the athlete's weight becomes three times (1800 and 2100) N, respectively. The results show that the manufactured design is more suitable for the athlete with a weight of 60 Kg by relying on the stress values and comparing them with the importance of the ultimate tensile strength of the composite material, failure criteria, safety factor, and fatigue failure. Although there is convergence in some results values between the two weights, and for the safety of the composite structure and the athlete, this cheetah foot is recommended for athletes weighing 60 Kg.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب