[기계공학] 대퇴부 골절에 따른 금속정 보강술의 응력해석

소개

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목차

1. 서론
2. 연구방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론

본문내용

대퇴골 내 금속정 보강술을 한 경우 하중에 따른 유한요소해석은 Fig. 5 에서 보이는 것과 같이 나타내어진다. 집중하중을 주어진 지점이 지지점의 중심에서 벗어나 있어 오른쪽으로 굽혀지게 되었다. 이는 형상에 따라서 압축하중이 동시에 굽힘 하중까지 작용하게 되었다. 실제 변위는 크지 않으나 Ansys에서는 눈에 보일 정도로 휘어짐을 볼 수 있었다. 하지만 아래와 같이 하중에 따른 변위 그래프를 보면 아주 미세한 변위로 나타나 있다.
이 금속정 보강술 시술에서의 굽힘 해석의 결과는 Fig. 5 에서 보이는 것과 같이 나타내어진다. 그리고 금속정보강술과 완전한 대퇴골과의 하중에 따른 응력과 변위를 비교한 결과가 Fig. 6, 7, 8에 나와 있다.
Fig. 6 에서는 x변위에서의 금속정 보강술 시술을 한 후에 약 1.6 배의 변위가 더 적게 발생함을 알 수 있다. 또한 Fig. 7 에서 보는 것과 같이 y변위에서도 금속정 보강술 시술을 한 후 약 1.6 배의 변위가 적게 발생함을 알 수 있다. 그러므로 금속정 보강술 시술을 하게 되면 시술하지 않은 경우보다 변위가 적은데 이는 금속정이 대부분의 하중을 지지함을 나타낸다. 이는 Fig. 8 에서 나타내지고 있다.
Fig. 8 을 보면 금속정 보강술 시술을 한 대퇴골과 완전한 대퇴골간의 Von Mises 응력 분포를 보면 약 3배정도 금속정 보강술 시술을 한 대퇴골에 응력이 더 가해지는 것이 나타나 있다.
여기에서 알 수 있는 것은 동일한 하중을 대퇴부에 부과하였을 때, 대퇴부가 받는 von Mises응력 값이 굽힘 하중 200 N인 경우에 금속정 보강술 시술을 한 대퇴골의 응력은 450 N/mm 이고 완전한 대퇴골의 응력이 150 N/mm이다. 그러므로 금속정 보강술을 한 대퇴골이 완전한 대퇴골에 비교할 때 더 많은 응력을 견딜 수 있다.

참고자료

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