تم انجاز رسالة الماجستير للطالبة عدوية علي حمزة في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثها الموسوم ” دراسة عددية وعملية لوقب طرف سفلي صناعي أعلى الركبة تحت تأثير إجهاد الكلال ودرجات الحرارة المختلفة “وبأشراف أ.م. د حاتم رحيم وسمي , أ.م. د جمعة سلمان جياد وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.م. د حسين جاسم العلكاوي وعضوية كل من أ. د سومرمتي ناسي, أ.م. د وداد ابراهيم مجيد.
وتلخص بحثها بما يلي :
يتعرض متبقي الطرف المبتور الى ضرر ناتج من اجهاد الكلال المتكرر مع تعرضه لضررآخر ناتج من أختلاف في درجات الحرارة بشكل دائم مما يسبب في كثير من الأحيان بيئة لنمو الفطريات والبكتريا هذا بالأضافة الى الضررالذي يحدث في الطرف الصناعي مما يسبب عدم راحة لذوي الأحتياجات الخاصة مع قصر عمر الطرف الصناعي. إن هدف تطبيق الجانب العددي في هذه الدراسة هو لإيجاد مناطق توزيع الإنحرافات الكلية, معاملات الأمان, والإجهادات بموجب معيار فون مايسس لعشرين حالة من وقب الطرف الصناعي السفلي أعلى الركبة (أربعة مجاميع مختلفة الطبقات تحت درجات حرارة مختلفة من 20 الى 60 درجة مئوية) بأستخدام نظام الأنسس المنضدي نسخة 14 والأوتوكاد نسخة2010.
إن الجوانب العملية في هذه الدراسة تتضمن اختبارات الشد تحت تأثير درجات حرارة مختلفة (من 20 الى 60 درجة مئوية), لعشرين نموذج قياسي مستطيل المقطع مأخوذ من أوقاب أطراف صناعية سفلية أعلى الركبة مصنوعة من (8, 10, 12, و14 طبقة) من مواد البرلون والألياف الزجاجية مع الراتنج الصناعي لغرض إيجاد الخواص الفيزيائية, الميكانيكية, والحرارية للمواد المركبة المكون منها الوقب الصناعي.
كذلك فأن الجانب العملي في هذه الدراسة يتضمن اختبارات كلال – زحف للمواد المركبة المصنع منها إوقاب الأطراف الصناعية السفلية أعلى الركبة مختلفة الطبقات تحت درجات حرارة مختلفة من (20 الى 60 درجة مئوية) لحوالي ثلاثمائة نموذج اختبار كلال قياسي, وذلك لإيجاد منحنيات ((S-N. أن أختبار الكلال-الزحف هذا تم بأستخدام جهاز أختبار كلال إنحناء دوراني صمم وصنع في هذه الدراسة يحتوي على غرفة مصنوعة من السيراميك لغرض تسخين العينات الأختبارية مسيطر عليها.
كما يتضمن الجانب العملي إستخدام حالة بحثية عملية لشخص مبتور الطرف السفلي الأيمن أعلى الركبة. أن قيم وأماكن مناطق توزيع الضغوط لوقب الطرف الصناعي أعلى الركبة تم إستخراجها عمليا بإستخدام متحسسات كهروضغطية.
من خلال النتائج العملية المستخرجة لخواص المواد المركبة المصنع منها الوقب الميكانيكية (معامل الجساءة K ومعامل المرونة E) تزداد مع زيادة عدد طبقات البرلون وخاصة في عدد طبقات البرلون العالية ومع ثبوت عدد طبقات الألياف الزجاجية وثبوت درجات الحرارة. بينما تقل نتائج الخواص الميكانيكية (إجهاد الخضوع yσ وإجهاد أقصى مقاومة الشد ultσ) مع زيادة عدد طبقات البرلون وخاصة في عدد طبقات البرلون العالية ومع ثبوت عدد طبقات الألياف الزجاجية وثبوت درجات الحرارة. كما وجد أن نتائج الخواص الميكانيكية (إجهاد الخضوع yσ وإجهاد أقصى مقاومة الشد ultσ ومعامل الجساءة K ومعامل المرونة E ونسبة بويسون υ) تقل مع زيادة درجات الحرارة ومع ثبوت عدد طبقات البرلون والألياف الزجاجية. كذلك وجد إن نتائج معاملات التمدد الحرارية (α) لنفس الترتيب الطبقي تقل ببطؤ مع ثبوت عدد طبقات البرلون والألياف الزجاجية ومع زيادة التغير في درجات الحرارة. بينما وجد بأن نتائج معاملات التمدد الحرارية للطبقات المختلفة تقل بوضوح مع زيادة عدد طبقات البرلون ومع ثبوت عدد طبقات الألياف الزجاجية ومع ثبوت التغير في درجات الحرارة. أن النتائج بينت أن أعظم أختلاف لقيم أجهاد الخضوع تحت درجتي الحرارة 20 و60 درجة مئوية كان (10,99%, 16,99%, 18,71%, 18,87%) وأن أعظم أختلاف لقيم أجهاد أقصى مقاومة شد كان (10,53%, 17,52%, 11,64%, 14,28%) لترتيب طبقي (3-2-3, 4-2-4, 5-2-5, 6-2-6) على التوالي.
كما وضحت نتائج مخططات (S-N) لكل الطبقات أن أعظم عمر للكلال وأجهاد حد التحمل يقل مع أرتفاع درجات الحرارة ومع زيادة عدد طبقات البرلون.
لقد وجد من خلال هذه الدراسة إن النتائج العددية لقيم توزيع الإجهاد لأوقاب الطرف الصناعي السفلي أعلى الركبة بموجب معيار فون مايسس تزداد مع زيادة درجات الحرارة. كما إن النتائج العددية التي استخرجت لقيم معامل الأمان الدنيا لأوقاب الطرف الصناعي السفلي أعلى الركبة تقل مع أرتفاع درجات الحرارة. كذلك فأن النتائج العددية لمساحات التشوه لأوقاب الطرف الصناعي السفلي أعلى الركبة بينت بأن القيم العظمى للأنحراف تزداد مع أرتفاع درجات الحرارة بينما تقل القيم العظمى للإنحراف مع زيادة عدد طبقات الوقب.
أن نتائج الدراسة وضحت بأن التصميم الأمثل لوقب الطرف الصناعي أعلى الركبة هو بترتيب طبقي 4-2-4 وتحت تأثير 20 درجة مئوية, بينما التصميم الأسوأ هو بترتيب طبقي للوقب 6-2-6 وتحت تأثير 60 درجة مئوية. من خلال تقنية الأمثلية تبين بأن نتائج التصميم الأمثل لوقب الطرف الصناعي أعلى الركبة في هذه الرسالة (10 طبقات أو بترتيب طبقي 4-2-4 تحت تأثير درجة حرارة 20 درجة مئوية) وجد بأنها مماثلة للتصميم الذي يجرى العمل عليه في مختبر مركز بغداد للأطراف والتقويم الصناعي بالنسبة لمبتوري الطرف السفلي أعلى الركبة الذين تتراوح أوزانهم بين 60 الى 80 كغم, بينما تزداد عدد الطبقات الى 12 طبقة بترتيب طبقي 5-2-5 بالنسبة لمبتوري الطرف السفلي ذووا الأوزان الثقيلة الذين تزداد أوزانهم عن 80كغم.
أن النتائج بينت أن التصاميم المثلى لوقب الطرف السفلي هي (94,64%) بترتيب طبقي 4-2-4 تحت درجة حرارة 20 درجة مئوية و (89,39%) بترتيب طبقي 3-2-3 تحت درجة حرارة 60 درجة مئوية.
