Photoelastic and finite element stress analysis of vertbrae

Other Title(s)

دراسة المرونة الضوئية لتحليل الإجهاد في الفقرة

Joint Authors

Hasan, Jamal A.
Abd al-Razzaq, Ali Q.
Abbas, Sadiq J.

Source

مجلة الكلية الإسلامية الجامعة : مجلة علمية فصلية محكمة

Publisher

Islamic University of Najaf

Publication Date

2016-04-30

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

13

Main Subjects

Physics

Arabic Abstract

تم في هذه الدراسة تحليل الاجهادات في الفقرة القطنية باستخدام كل من تقنية الاستقطاب الضوئي وطريقة العناصر المحددة باستخدام برنامج (الانسز).

تم تسليط حمل (قوى) مماثلة لما هو موجود و مسلط في الحالة الطبيعية عند الانسان.

تم تكوين نموذج على شكل ثنائي و ثلاثي الأبعاد باستخدام برنامج الاوتوكاد).

الأبعاد التي رسمت تم ارسالها لجهاز التقطيع CNC لتقطيع لوحة البولي كاربونات بعد تقطيع النماذج تم وضعها في جهاز الاستقطاب الضوئي وتسليط قوى الى حد ۱۵۰۰ ن.

تم حساب الأهداب الظاهرة و من ثم حساب الاجهادات التي تولدت في أماكن مختلفة من الفقرة.

وجد أن اعلى الاجهادات تركزت في منطقة العليا السطحية من جسم الفقرة يجهد كبير عمودي وجهد القص.

وجد في جسم الفقرة خاصية حمل الوزن لتساعد في حمل وزن اعلى الجسم و بمساعدة العضلات أيضا.

التحليل الرياضي باستخدام طريقة العناصر المحددة أعطت نتائج مشابهة لما تحصل في العمل بتقنية الاستقطاب الضوئي.

English Abstract

In this study, both the photoelastic, as well as the finite element methods, are used to study the stress distribution within human vertebrae (L4) under forces similar to those that occur during normal life.

Two & three dimensional models of vertebrae were created by the software AutoCAD [1].The coordinates obtained were fed into a computer numerical control (CNC) machine to fabricate the models from photoelastic sheets.

Completed models were placed in a transmission polariscope and loaded with static force (up to 1500N).

Stresses can be quantified and localized by counting the number of fringes.

In both methods the Principle stresses were calculated at different regions.

The results noticed that the maximum von-mises stress on the area of the extreme superior vertebral body surface and the facet surface with high normal stress (σ) and shear stress (τ).

The facets and other posterior elements have a load-bearing function to help support the weight of the upper body and anything that it carries, and are also acted upon by spinal muscle forces.

The numerical FE results have been compared with the experimental method using photoelasticity which shows good agreement between experimental and simulation results.

Data Type

Conference Papers

Record ID

BIM-1316841

• APA
• MLA
• AMA