مجلة جامعة دمشق للعلوم الهندسية (May 2022)
الاختبار الحاسوبي لفعاليّة استخدام مادة البوليمير المقوى بألياف الزجاج في تصميم أطراف الجري نوع Cheetah Foot
Abstract
إن الأطراف الاصطناعيّة التقليديّة تقدم سرعات ثابتة أو متحكم بها للمبتورين، ولكن بسبب وجود فئة كبيرة من الشباب والأطفال المبتورين وخاصة في البلدان النامية وبلدان الحروب وبهدف الحفاظ على صحتهم النفسيّة ولياقتهم الجسديّة، كان اهتمامنا لجعل المبتورين قادرين على القفز والركض لمسافات كبيرة وبشكل أقرب ما يمكن للحالة الطبيعيّة باستخدام طرف اصطناعي ذو تصميم مناسب من حيث الوزن وقوة التحمل والتكلفة وهو الهدف الرئيسي من هذا البحث. تصمم أقدام الفهد الاصطناعية عادةً من البوليمير المقوى بألياف الكربون والذي يعرف بقدرته الكبيرة على تحمل الأوزان الدوريّة المطبقة عليه، ولكن بسبب عملية تصنيعه المعقدة وسعره المرتفع والذي ينعكس على سعر الطرف بأكمله عملنا في هذه الدراسة على اختبار إمكانية تصميم الطرف من مواد أخرى أقل سعراً وأقل تعقيداً في عملية تصنيعها وبذات الوقت تملك قوة عالية ووزن منخفض لا بأس بهما أمام ألياف الكربون، وهي مادة البوليمير المقوى بألياف الزجاج GFRP. إذ قمنا بتصميم نموذج عددي لطرف الفهد الاصطناعي باستخدام SOLIDWORKS 2016 x64 Edition لمبتور كتلته 70 kg وبطول 190 cm وعمره 24 عاما تَعرض لبتر سفلي من تحت الركبة أحادي الجانب ثم حولنا النموذج لشبكة من العناصر المنتهية وبعد التأكد من جودة الشبكة وصحة النموذج العددي. اختبرناه نوعيّ اختبار، الأول يحدد مقدار الوزن الذي يستطيع تحمله قبل أن ينهار باستخدام التحليل الستاتيكي والاختبار الثاني هو اختبار التعب والذي نستطيع من خلاله تحديد العمر الافتراضي للطرف المصمم. وجدنا أنه وباستخدام مادة ألياف الزجاج نوع S2 مع بوليمير الإيبوكسي يمكن الحصول على طرف جري خفيف الوزن وذو قوة عالية وبتكلفة مقبولة وله عمر افتراضي جيد.
