Виявлення деяких закономірностей втомної поведінки композитної структури стопи протеза з вуглевого волокна з наночастинками AL2O3

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274573

Ключові слова:

втомна поведінка, динамічне навантаження, протез стопи, чисельний аналіз, прогноз життя

Анотація

У цьому дослідженні вуглецеве волокно з наночастинками AL2O3 композитної структури стопи протеза було досліджено та чисельно проаналізовано пояснення втомної поведінки протеза. Наночастинки з AL2O3 були відповідним чином включені в процес виробництва композитної структури протеза стопи. Прогноз життя, індикатор пошкодження та індексація Biaxiliray були трьома основними міркуваннями, які враховувалися в процесі вивчення композитної конструкції стопи протеза. Прогноз життя був найважливішим фактором. Експерименти з явищем втоми були проведені з повністю зміненим стресом як змінною, щоб переконатися, що результати відповідають теорії, запропонованій Гудменом. Щоб розробити оцінку цих характеристик, було використано прикладене динамічне навантаження, яке становило 1000 Н. Було використане динамічне навантаження, яке було застосовано, щоб отримати оцінку цих характеристик, щоб ми могли краще їх зрозуміти. Результати обчислювального дослідження показали, що прогноз життя можна збільшити до 106 циклів, застосувавши первинну силу 1000 Н. Це показали результати дослідження. Це було продемонстровано висновками. Під час того ж застосування навантаження індексація Biaxiliray досягла значення 0,99. На додаток до дослідження індикатора пошкодження, чисельні дані показали, що пошкодження можна побачити після застосування перших 1000 циклів навантаження. Це було продемонстровано як дослідженням індикатора пошкоджень, так і цифровими результатами

Біографії авторів

Ali Talib Shomran, Mussaib Technical College

Senior Lecturer

Department of Mechanical Equipment and Machines

Batool Mardan Faisal, Wasit University

Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

College of Engineering

Emad Kamil Hussein, Al-Furat Al-Awsat Technical University

Assistant Professor

Department of Mechanical Power Engineering

Thiago Santos, Federal University of Rio Grande do Norte

Professor

Textiles Technologies Study Group (GETTEX)

Laboratory of Knitting

Kies Fatima, University of Milano-Bicocca

Senior Lecturer

Department of Earth and Environmental Sciences

Посилання

  1. Shen, W. (2021). Characteristics study of carbon fibre material for BioApps RoMicP® foot prosthesis. Universiti Malaya.‏ Available at: http://studentsrepo.um.edu.my/13131/
  2. Jeryo, A. H., Chiad, J. S., Abbod, W. S. (2021). Boosting Mechanical Properties of Orthoses - Foot Ankle by Adding Carbon Nanotube Particles. Materials Science Forum, 1039, 518–536. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1039.518
  3. Kadhim, A. A., Abbod, E. A., Muhammad, A. K., Resan, K. K., Al-Waily, M. (2021). Manufacturing and analyzing of a new prosthetic shank with adapters by 3D printer. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, 44 (3), 383–391.‏ Available at: https://jmerd.net/Paper/Vol.44,No.3(2021)/383-391.pdf
  4. Kumar, S., Bhowmik, S. (2022). Potential use of natural fiber-reinforced polymer biocomposites in knee prostheses: a review on fair inclusion in amputees. Iranian Polymer Journal, 31 (10), 1297–1319. doi: https://doi.org/10.1007/s13726-022-01077-1
  5. Wen, T.-C., Jacobson, M., Zhou, X., Chung, H.-J., Kim, M. (2020). The personalization of stiffness for an ankle-foot prosthesis emulator using Human-in-the-loop optimization. 2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS). doi: https://doi.org/10.1109/iros45743.2020.9341101
  6. Blaya Haro, F., D’Amato, R., Luján González, A., Blaya San Pedro, A., Nuere, S. (2020). Analysis Method for The Design and Manufacture of Sports Transtibial Prostheses. Eighth International Conference on Technological Ecosystems for Enhancing Multiculturality. doi: https://doi.org/10.1145/3434780.3436632
  7. Ismawan, A. R., Ismail, R., Prahasto, T., Ariyanto, M., Setiyana, B. (2022). A Review of Existing Transtibial Bionic Prosthesis: Mechanical Design, Actuators and Power Transmission. Journal of Biomedical Science and Bioengineering, 1 (2), 65–72. doi: https://doi.org/10.14710/jbiomes.2021.v1i2.65-72
  8. Chergui, K., Ameddah, H., Mazouz, H. (2018). Biomechanical analysis of fatigue behavior of a fully composite-based designed hip resurfacing prosthesis. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 12 (2), 80–94. doi: https://doi.org/10.24874/jsscm.2018.12.02.06
  9. Deng, L., Barton, B., Lorenzo, J., Rashid, H., Dastouri, F., Booy, R. (2021). Longer term outcomes following serogroup B invasive meningococcal disease. Journal of Paediatrics and Child Health, 57 (6), 894–902. doi: https://doi.org/10.1111/jpc.15350
  10. Akhtar, S., Saad, M., Pandey, P. (2018). Overview of Current Advances in The Development of Polymer Composite in Biomedical Applications. Materials Today: Proceedings, 5 (9), 20217–20223. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.392
  11. Tabucol, J., Kooiman, V. G. M., Leopaldi, M., Brugo, T. M., Leijendekkers, R. A., Tagliabue, G. et al. (2022). The Functionality Verification through Pilot Human Subject Testing of MyFlex-δ: An ESR Foot Prosthesis with Spherical Ankle Joint. Applied Sciences, 12 (9), 4575. doi: https://doi.org/10.3390/app12094575
  12. Saad, M., Akhtar, S., Srivastava, S. (2018). Composite Polymer in Orthopedic Implants: A Review. Materials Today: Proceedings, 5 (9), 20224–20231. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.393
  13. Alimi, L., Menail, Y., Chaoui, K., Kechout, K., Mabrouk, S., Zeghib, N. et al. (2020). Mechanical Strength Analysis and Damage Appraisal in Carbon/Perlon/Epoxy Composite for Orthopedic Prostheses. Proceedings of the 4th International Symposium on Materials and Sustainable Development, 23–33. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-43211-9_3
  14. Tabernero, A., González-Garcinuño, Á., Cardea, S., Martín del Valle, E. (2022). Supercritical carbon dioxide and biomedicine: Opening the doors towards biocompatibility. Chemical Engineering Journal, 444, 136615. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.136615
  15. McGeehan, M. A., Karipott, S. S., Hahn, M. E., Morgenroth, D. C., Ong, K. G. (2021). An Optoelectronics-Based Sensor for Measuring Multi-Axial Shear Stresses. IEEE Sensors Journal, 21 (22), 25641–25648. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2021.3117935
  16. Corro, H., Vidal Lesso, A., Ledesma Orozco, E. R., Palacios Pineda, L. M. (2020). Structural analysis of a new total ankle replacement prosthesis with internal structure. DYNA, 95 (1), 192–197. doi: https://doi.org/10.6036/9267
  17. Acosta-Sánchez, L. A., Botello-Arredondo, A. I., Moya-Bencomo, M. D., Zúñiga-Aguilar, E. S. (2020). Porous lattice structure of femoral stem for total Hip arthroplasty. Revista mexicana de ingeniería biomédica, 41 (1), 69–79.‏ doi: ttps://doi.org/10.17488/rmib.41.1.5
  18. Ghosh, U., Ning, S., Wang, Y., Kong, Y. L. (2018). Addressing Unmet Clinical Needs with 3D Printing Technologies. Advanced Healthcare Materials, 7 (17), 1800417. doi: https://doi.org/10.1002/adhm.201800417
  19. Summers, S. H., Zachwieja, E. C., Butler, A. J., Mohile, N. V., Pretell-Mazzini, J. (2019). Proximal Tibial Reconstruction After Tumor Resection. JBJS Reviews, 7 (7), e1–e1. doi: https://doi.org/10.2106/jbjs.rvw.18.00146
  20. Mu, M. duo, Yang, Q. dong, Chen, W., Tao, X., Zhang, C. ke, Zhang, X. et al. (2021). Three dimension printing talar prostheses for total replacement in talar necrosis and collapse. International Orthopaedics, 45 (9), 2313–2321. doi: https://doi.org/10.1007/s00264-021-04992-9
  21. Manuel Javier, R. S., Dávalos Ramírez, J. O., Molina Salazar, J., Ruiz Ochoa, J. A., Gómez Roa, A. (2021). Optimization of Running Blade Prosthetics Utilizing Crow Search Algorithm Assisted by Artificial Neural Networks. Strojniški Vestnik – Journal of Mechanical Engineering, 67 (3), 88–100. doi: https://doi.org/10.5545/sv-jme.2020.6990
  22. Liza, S., Shahemi, N. H., Yee, T. M., Khadijah Syed, S., Puad, M. (2021). Biomedical Tribology. Tribology and Sustainability, 353–377. doi: https://doi.org/10.1201/9781003092162-23
  23. Bello, S. A., Kolawole, M. Y. (2020). Recycled Plastics and Nanoparticles for Green Production of Nano Structural Materials. Handbook of Nanomaterials and Nanocomposites for Energy and Environmental Applications, 1–33. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-11155-7_93-1
  24. Estay, D., Basoalto, A., Ardila, J., Cerda, M., Barraza, R. (2021). Development and Implementation of an Anthropomorphic Underactuated Prosthesis with Adaptive Grip. Machines, 9 (10), 209. doi: https://doi.org/10.3390/machines9100209
  25. Carty, M. J., Herr, H. M. (2021). The Agonist-Antagonist Myoneural Interface. Hand Clinics, 37 (3), 435–445. doi: https://doi.org/10.1016/j.hcl.2021.04.006
  26. Bermudez, D. A., Avitia, R. L., Reyna, M. A., Camarillo, M. A., Bravo, M. E. (2022). Energy expenditure in lower limb amputees with prosthesis. 2022 Global Medical Engineering Physics Exchanges/ Pan American Health Care Exchanges (GMEPE/PAHCE). doi: https://doi.org/10.1109/gmepe/pahce55115.2022.9757804
  27. Whitehead, K. A., El Mohtadi, M., Slate, A. J., Vaidya, M., Wilson-Nieuwenhuis, J. (2021). The Effects of Surface Properties on the Antimicrobial Activity and Biotoxicity of Metal Biomaterials and Coatings. The Chemistry of Inorganic Biomaterials, 231–289. doi: https://doi.org/10.1039/9781788019828-00231
  28. Lee, I.-C., Fylstra, B. L., Liu, M., Lenzi, T., Huang, H. (2022). Is there a trade-off between economy and task goal variability in transfemoral amputee gait? Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 19 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s12984-022-01004-8
  29. Russell, C., Roche, A. D., Chakrabarty, S. (2019). Peripheral nerve bionic interface: a review of electrodes. International Journal of Intelligent Robotics and Applications, 3 (1), 11–18. doi: https://doi.org/10.1007/s41315-019-00086-3
  30. Zafar, M. S. (2020). Prosthodontic Applications of Polymethyl Methacrylate (PMMA): An Update. Polymers, 12 (10), 2299. https://doi.org/10.3390/polym12102299
  31. Ahmed, W., Siraj, S., Alnajjar, F., Al Marzouqi, A. H. (2021). 3D Printed Implants for Joint Replacement. Applications of 3D Printing in Biomedical Engineering, 97–119. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-33-6888-0_4
  32. Nair, V. S., Nachimuthu, R. (2022). The role of NiTi shape memory alloys in quality of life improvement through medical advancements: A comprehensive review. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine, 236 (7), 923–950. doi: https://doi.org/10.1177/09544119221093460
  33. Nykyforov, А., Antoshchenkov, R., Halych, I., Kis, V., Polyansky, P., Koshulko, V. et al. (2022). Construction of a regression model for assessing the efficiency of separation of lightweight seeds on vibratory machines involving measures to reduce the harmful influence of the aerodynamic factor. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (116)), 24–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253657
  34. Khudov, H., Makoveichuk, O., Misiuk, D., Pievtsov, H., Khizhnyak, I., Solomonenko, Y. et al. (2022). Devising a method for processing the image of a vehicle’s license plate when shooting with a smartphone camera. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (115)), 6–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252310
  35. Kovalchuk, V., Sobolevska, Y., Onyshchenko, A., Bal, O., Kravets, I., Pentsak, A. et al. (2022). Investigating the influence of the diameter of a fiberglass pipe on the deformed state of railroad transportation structure “embankment-pipe.” Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (116)), 35–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254573
  36. Sharaf, H. K., Ishak, M. R., Sapuan, S. M., Yidris, N. (2020). Conceptual design of the cross-arm for the application in the transmission towers by using TRIZ–morphological chart–ANP methods. Journal of Materials Research and Technology, 9 (4), 9182–9188. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.05.129
  37. Sharaf, H. K., Ishak, M. R., Sapuan, S. M., Yidris, N., Fattahi, A. (2020). Experimental and numerical investigation of the mechanical behavior of full-scale wooden cross arm in the transmission towers in terms of load-deflection test. Journal of Materials Research and Technology, 9 (4), 7937–7946. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.04.069
  38. Sharaf, H. K., Salman, S., Abdulateef, M. H., Magizov, R. R., Troitskii, V. I., Mahmoud, Z. H. et al. (2021). Role of initial stored energy on hydrogen microalloying of ZrCoAl(Nb) bulk metallic glasses. Applied Physics A, 127 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s00339-020-04191-0
  39. Noori Hamzah, M., Abdulhessen Gatta, A. (2019). Dorsiflexion and Plantarflexion Test and Analysis for a new Carbon Fiber Ankle-Foot Prosthesis. University of Thi-Qar Journal for Engineering Sciences. doi: https://doi.org/10.31663/tqujes.10.1.355(2019)
Виявлення деяких закономірностей втомної поведінки композитної структури стопи протеза з вуглевого волокна з наночастинками AL2O3

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-28

Як цитувати

Shomran, A. T., Faisal, B. M., Hussein, E. K., Santos, T., & Fatima, K. (2023). Виявлення деяких закономірностей втомної поведінки композитної структури стопи протеза з вуглевого волокна з наночастинками AL2O3. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7 (121), 32–39. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274573

Номер

Том 1 № 7 (121) (2023): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Ali Talib Shomran, Batool Mardan Faisal, Emad Kamil Hussein, Thiago Santos, Kies Fatima

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.