BE- Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Konu "Biophysics" ile BE- Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeYumuşak Dokuların Malzeme Katsayılarının Deneysel Veriler Ve Tersine Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Hesaplanması(Bilişim Enstitüsü, ) Demir, Gülnur ; Çelebi, M. Serdar ; 371513 ; Hesaplamalı Bilim Ve Mühendislik ; Computational Science and EngineeringBu tezde, sığır karaciğeri ve sentetik bir malzeme üzerinde yapılan bir takım basma deneyleri sunulmuş ve deney verileri kullanılarak, tersine sonlu elemanlar metodu ile malzemelere ait malzeme katsayıları hesaplanmıştır. Literatür, yumuşak biyolojik dokulara ait tespit edilmiş malzeme katsayılarına ihtiyaç olagelmiştir. Farklı yumuşak dokular için yayınlanmış değerler mevcuttur fakat, deney koşulları ve deney ortamı sonuçları etkiler. Çünkü yumuşak biyolojik dokular canlılığa, korunma koşullarına ya da sınır koşullarına göre değişen mekanik tepkiler gösterebilir. Ayrıca, doğu mekanik modeli saptamak da önemlidir zira, malzemeye atanmış malzeme modeline ait olan katsayılar hesaplanır. Öte yandan, sentetik malzeme, yumuşak biyolojik dokulara yakın mekanik özellikler göstermesi öngörüsüyle bu çalışmaya dahil edilmiştir. Yapay malzeme, simüle edilen yumuşak dokuyla benzer mekanik özellikler taşıdığı sürece, farklı deney şartları için deney datası sağlayarak simülasyon modellerinin doğrulanmasına katkı sağlar. Bu çalışmada, hem Aquaflex Ultrasound Gel Pad isimli sentetik malzeme üzerinde hem de sığır karaciğeri üzerinde statik basma deneyleri ve gevşeme deneyleri yapılmıştır. Karaciğer deneyleri cansız ortamda gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler eğri oturtma ve tersine sonlu elemanlar yöntemleri ile çeşitli malzeme modellerine ait ksatsayıları bulmak üzere kullanılmıştır. Aquaflex Ultrasound Gel malzemesi için, statik basma deney verileri Mooney-Rivlin ve Yeoh tipi malzeme modellerine oturtulmuş ve katsayılar elde edilmiştir. Gevşeme deneyleri verileri ise gevşeme fonksiyonu için kullanılan Prony seri açılımına oturtulmuştur. Her iki tip tersine sonlu elamanlar yönteminde de katsayı tespit etmek üzere kullanılmıştır. Bu amaçla, malzeme ve deneyi simüle eden sonu elemanlar modelleri bir sonlu elemanlar yazılımı aracılığıyla her durum için oluşturulmuştur. Bütün bu işlemler sığır karaciğeri deneylerinden elde edilen verilere de uygulanmıştır. Mekanik davranış bakımından eksenel farklılıkları tespit etmek amacıyla, bir karaciğer parçasının farklı eksenlerdeki yüzlerinde aynı basma deneyini tekrarlanmış ve sonuçlar kıyaslanmıştır. Başka bir karşılaştırma da, karaciğerin saklanma koşullarının veriye yansımasını görmek amacıyla, deney öncesi serum içince saklanan ve saklanmayan dokularda yapılan deneylerin sonuçlarına bakılarak yapılmıştır. Tersine sonlu elemanlar yöntemi, doğru katsayıları bulmak amacıyla bir en iyileme algoritması ile malzemenin model içinde tanımlandığı bir sonlu elemanlar analizinin birlikte çalıştırıldığı sayısal bir yaklaşımdır. Sonlu elemanlar modelinde malzemenin fiziksel ve mekanik özellikleri girilir ve malzemenin simülasyon sonundaki mekanik cevabı elde edilir. Bu çalışmadaki modelde malzeme izotropik, doğrusal olmayan hiperelastik ve doğrusal vizkoelastik olarak tanımlanmıştır. Sonlu elemanlar analizinden elde edilen veriler ise doğrusal olmayan en küçük kareler yönteminin çalıştırıldığı en iyileme sürecine katılır. Sonuç olarak, yukarıda bahsi geçen tüm metodlarla elde edilen tüm veriler çalışmada sunulmuştur. Sentetik malzemeden elde edilen veriler, bu malzemenin, doğusal olmayan ve vizkoelastik davranış sergilemesi bakımından yumuşak biyolojik dokulara benzerliğini ortaya koymuş ancak, sonuçların sığır karaciğerinden elde edilenler ile aynı aralık civarında olmadığı görülmüştür. Yumuşak dokuyu saklama koşullarının etkin olduğu sonucuna varılmıştır, zira, serum sıvısı içinde korunmuş karaciğerden elde edilen veri aralığının farklı olduğu ve bu koşulun daha düzgün eğriler verdiği görülmüştür. Tersine sonlu elemanlar yöntemi, Yeoh hiperelastik malzeme modeli ve lineer vizkoelastik malzeme modeli için çalıştırılmış ve sonraki simülasyonlarda da kullanılabilecek katsayılar sunulmuştur.