107686 - آباکوس

درود وقت بخیر من یک پروژه در نرم افزار آباکوس داشتم تحلیلش سنگین نیست و خطی و سادست چشم الان مدلم استخوان ران انسان هست که از عکس ct scan خودم مدل 3 بعدیش رو با فرمت stp استخراج کردم و وارد نرم افزار شده و متریال الاستیک همگن تعریف کردم براش مدل مش tet خورده با سه تا ابعاد 1، 2و 3 میلی متر اما برای بررسی استقلال از مش، باید ابعاد دیگه ای هم بهش داده بشع هدف از پروژم اینه که: استقلال از مش و validation رو اول برای مدلم چک کنم که بعدش بتونم 3 تا سناریوی بارگذاری مختلف رو طبق 3 تا مقاله ی رفرنسم اعمال کنم که در ادامه سناریوهام رو هم خدممتون ارسال میکنم بنابراین تقریبا همه مراحل انجام شدن به جز ماژول job و visualization مقالات رفرنس برای سناریو هام و توضیحات سناریوهام رو هم الان خدمتتون میفرستم سناریوهام رو هم دادم دیپ سیک که توضیحشون بده سناریوها طبق 3تا مقاله ان ## نقشه راه اجرایی تحلیل اجزای محدود استخوان فمور در Abaqus این نقشه راه بر اساس مدل سه‌بعدی آماده، خواص ایزوتروپیک/همگن و تحلیل خطی استاتیک طراحی شده است. تمام مراحل با استناد به مقالات معرفی‌شده و قابلیت‌های Abaqus ارائه می‌شوند. --- ### فاز 0: آماده‌سازی و بررسی اولیه هدف: اطمینان از صحت ورود مدل و مواد در Abaqus. 1. بررسی مدل هندسی - اطمینان از اینکه مدل سه‌بعدی استخوان (معمولاً STL یا STEP) به‌صورت یک Part جامد (Solid) در Abaqus وارد شده است. - در صورت وجود ترک یا ناپیوستگی، از ابزارهای Repair در ماژول Part استفاده کنید. 2. تعریف ماده و مقطع - با فرض ایزوتروپیک خطی: - مدول یانگ (E): معمولاً برای استخوان کورتیکال 17–20 GPa (مقدار پیشنهادی: 17.5 GPa) - نسبت پواسون (ν): 0.3 - مقطع (Section): از نوع Solid, Homogeneous ایجاد و به کل مدل اختصاص دهید. 3. مونتاژ (Assembly) - یک Instance از Part ساخته و در مبدأ قرار دهید. 4. تنظیمات اولیه Step - یک Step از نوع Static, General ایجاد کنید. - اثر Nonlinear geometry (Nlgeom) را خاموش بگذارید (تحلیل خطی). - خروجی‌های مورد نیاز (جابجایی، کرنش، تنش) را در F-Output تنظیم کنید. --- ### فاز 1: مطالعه استقلال از شبکه (Mesh Independency) هدف: یافتن اندازه المان بهینه‌ای که نتایج را با تغییرات کمتر از 1٪ پایدار کند. 1. ایجاد شبکه‌های با تراکم مختلف - اندازه 1 (درشت): 3 میلی‌متر (المان تتراهدرال C3D10 یا C3D4). - اندازه 2 (متوسط): 2 میلی‌متر. - اندازه 3 (ریز): 1.5 میلی‌متر. - اندازه 4 (خیلی ریز): 1 میلی‌متر. - (بر اساس پیشنهاد مقاله MacLeod 2016) 2. اعمال یک بارگذاری ساده و ثابت - از ساده‌ترین سناریو (Single Leg Stance) با بارگذاری ساده استفاده کنید: - سر فمور: نیروی 2000 N با زاویه 20 درجه نسبت به عمود. - انتهای دیستال: Encastre (گیردار). - این بارگذاری را در تمام شبکه‌ها یکسان اعمال کنید. 3. اجرای تحلیل و استخراج پارامتر کلیدی - پارامتر نظارت: کرنش اصل حداکثر (Max Principal Strain) در گردن فمور (ناحیه بحرانی). - مقدار کرنش را برای هر اندازه المان یادداشت کنید. 4. تحلیل همگرایی - تغییرات نسبی را بین دو اندازه متوالی محاسبه کنید: (ε_n – ε_{n+1}) / ε_n × 100 - اگر تغییرات به کمتر از 1٪ رسید، شبکه مستقل از اندازه است. - آن اندازه المان را به عنوان شبکه نهایی انتخاب کنید. 5. گزارش‌نویسی - جدول اندازه المان و کرنش مربوطه به همراه درصد تغییرات. - اشاره به معیار 1٪ بر اساس مقاله MacLeod 2016. --- ### فاز 2: اعتبارسنجی (Validation) با مدل مرجع متن‌باز هدف: اثبات صحت تحلیل با مقایسه نتایج مدل خود و مدل معتبر شده دانشگاه بث. 1. دانلود مدل معتبر Abaqus - از وبسایت همراه مقاله MacLeod 2016 فایل مربوط به Abaqus را دریافت کنید. - مدل را در Abaqus باز کرده و بدون هیچ تغییری اجرا کنید تا نتایج پایه به‌دست آید. 2. تنظیم مدل خود دقیقاً مشابه مدل مرجع - خواص مواد: مطابق مدل مرجع (کامپوزیت یا ایزوتروپیک با E و ν داده شده). - بارگذاری و شرایط مرزی: دقیقاً مطابق فایل دانلودی (نیروها، جهات، تکیه‌گاه‌ها). - شبکه: از اندازه المان بهینه‌ای که در فاز 1 به دست آوردید استفاده کنید. 3. اجرای تحلیل و استخراج نتایج - نتایج مدل مرجع و مدل خود را در نقاط یکسان مقایسه کنید: - کرنش در گردن فمور (مقادیر ماکزیمم و مینیمم اصل). - جابجایی سر فمور. 4. محاسبه خطا - اختلاف نسبی بین نتایج مدل خود و مدل مرجع را محاسبه کنید. - خطای کمتر از 5٪ عالی است. 5. تکمیل اعتبارسنجی با داده تجربی (اختیاری - تقویت گزارش) - نتایج کرنش خود را با بازه‌های ارائه‌شده در مقاله Santucci 2025 مقایسه کنید: - کششی لترال گردن: 749–1704 µε - فشاری داخلی گردن: 830- تا 1675- µε --- ### فاز 3: اجرای سه سناریوی کاربردی هدف: تحلیل استخوان تحت سه حالت بارگذاری استاندارد و ثبت نتایج کلیدی. نکته مهم: از شبکه بهینه به‌دست‌آمده در فاز 1 و مدل ماده ایزوتروپیک خود استفاده کنید. هر سناریو در یک مدل جداگانه (یا در همان مدل با تغییر Step) تعریف می‌شود. --- #### سناریو 1 – Single Leg Stance (ایستادن روی یک پا) - رفرنس: MacLeod 2016 - شرایط مرزی: - سطح دیستال (کندیل‌ها) → Encastre (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0). - بارگذاری: - نیروی 2000 N در مرکز سر فمور، جهت: 20 درجه به سمت داخل در صفحه فرونتال. - خروجی‌های ثبت: - کرنش اصل حداکثر (PE, Max Principal) در گردن فمور. - جابجایی عمودی سر فمور (U3). --- #### سناریو 2 – Sideways Fall (افتادن به پهلو) - رفرنس: Bliven 2025 - شرایط مرزی: - ناحیه تروکانتر بزرگ (نقطه برخورد) را گیردار کنید. - سر فمور آزاد است و نیرو به آن وارد می‌شود. - بارگذاری: - نیروی 3000 N به سمت پایین و داخل (با زاویه 45 درجه نسبت به افق). - خروجی‌های ثبت: - تمرکز تنش (Von Mises) در ناحیه تروکانتر و گردن. - کرنش اصلی حداکثر. --- #### سناریو 3 – Gait (فاز ایستادن راه‌رفتن) با شرایط ایزواستاتیک - رفرنس: Bavil 2024 - شرایط مرزی (پیشنهادی مقاله): - به جای گیردار کردن کامل انتها، از Isostatic Constraint استفاده کنید: - یک گره در کندیل داخلی: U1=U2=U3=0. - یک گره در کندیل خارجی: U2=0 (یا UR1=0). - این روش جابجایی طبیعی استخوان را شبیه‌سازی می‌کند. - بارگذاری: - نیروی 2500 N در مرکز سر فمور، جهت 15 درجه داخل. - خروجی‌های ثبت: - جابجایی سر فمور (FHD): مقدار کل جابجایی (U_Magnitude). - مطمئن شوید که FHD کمتر از 1 میلی‌متر است (مقدار فیزیولوژیک). --- ### فاز 4: تحلیل نتایج و گزارش نهایی هدف: جمع‌بندی مستند از تمام مراحل برای ارائه گزارش. 1. جدول‌های مقایسه - خلاصه مطالعه استقلال شبکه: اندازه المان، کرنش، درصد تغییر. - خلاصه اعتبارسنجی: نتایج مدل خود و مدل مرجع، درصد خطا. - خلاصه سه سناریو: بار، شرایط مرزی، مقادیر خروجی. 2. تصاویر (فیگورها) - کانتور کرنش اصل در گردن فمور برای هر سناریو. - نمودار همگرایی شبکه (کرنش بر حسب اندازه المان). - مقایسه کانتور مدل خود با مدل مرجع (ترجیحاً در کنار هم). 3. نتیجه‌گیری - بیان اینکه تحلیل با موفقیت اعتبارسنجی شده و شبکه بهینه به دست آمده است. - ذکر محدودیت‌ها (تحلیل خطی، همگن، ایزوتروپیک) و پیشنهاد برای کار آینده. 4. منابع (References) - ذکر هر سه مقاله در بخش منابع با لینک DOI. - اشاره به مدل متن‌باز دانلود شده. --- ### نکات اجرایی نهایی - مدیریت فایل‌ها: برای هر سناریو یک مدل Abaqus جداگانه (CAE) ایجاد کنید تا از تداخل شرایط مرزی جلوگیری شود. - زمان‌بندی: مطالعه استقلال شبکه بیشترین زمان تحلیل را می‌طلبد (4 تحلیل). از صبر و توان محاسباتی خود مطمئن شوید. - کمک گرفتن از مدل مرجع: فایل Abaqus دانلودی را می‌توانید به‌عنوان یک «گواهی» برای تنظیم درست شرایط مرزی و بارگذاری استفاده کنید. با اجرای گام‌به‌گام این نقشه راه، شما یک تحلیل کامل، قابل استناد و مستند از استخوان فمور در Abaqus ارائه خواهید داد. فایل 3 مقاله ی رفرنس برای 3 سناریویی که میخواستم اعمال کنم تحلیل هاش خطی و ساده ان و خیلی نباید ران گرفتنشون طولانی باشه منتها من چون خودم الان به مشکل خوردم و تایم هم ندارم، میخوام برون سپاری کنم هزینه رو لطفا بفرماید و اینکه تا ساعت 19:30 امشب میتونید آماده کنید؟