is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskólinn í Reykjavík > Tæknisvið / School of Technology > MPM/MSc Verkfræðideild / Department of Engineering >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/36402

Titill: 
  • Titill er á ensku The design and development of a pediatric prosthetic foot using finite element analysis with focus on composite material
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    Children with lower extremity amputations often experience movement barriers in life due to the fact that their prosthesis is not able to keep up with their active and playful lifestyle. The current selection of pediatric prosthetic feet(PPF) is not sufficient as the focus of companies has been on adult prostheses. One of the main problems for companies and manufacturers is that the market niche for pediatric devices is relatively small with considerably less turnover than for adult products. This causes a problem since the development cost for a pediatric device is the same as for a device intended for the adult population. In this thesis, a new PPF is created using methodology intended to decrease the time and cost of the development process. Physical testing was performed on a currently existing PPF from Össur hf, the Flex-Foot Junior(FFJ), where the force and displacement at failure was recorded. A computer model of the foot was created with the composite material layup defined and finite element analysis(FEA) was performed in the same testing setup as applied on the physical samples. The stress in the composite material was recorded at the same load at which the physical samples failed. Then, a model of a new PPF design was created, composite material defined and FEA performed. The design was edited based on the weaknesses of the previous design. This process of performing FEA and editing the design was iterated until the new design showed desirable qualities. The final design showed more flexibility than the FFJ, while reducing the compression stress at which the device fails by around 800 MPa and showing similar tension stress which maintains strength during loading. The methodology introduced in this thesis demonstrates that FEA and optimization processes can significantly improve new prosthesis prototyping as well as reduce overall cost for developing new products.

  • Börn sem þurfa að notast við gervifót upplifa oft hindranir í lífinu vegna þess að gervifætur þeirra geta ekki haldið í við virkan lífsstíl þeirra. Úrval gervifóta fyrir börn í dag er ekki nægjanlegt, meðal annars vegna þess að áhersla fyrirtækja hefur heldur verið lögð á að
    hanna vörur fyrir fullorðna. Helsta vandamál fyrirtækja er að velta á gerviútlimum fyrir börn er talsvert minni heldur en velta á gerviútlimum fyrir fullorðna. Þetta er vandamál vegna þess að kostnaðurinn við þróun gerviútlima fyrir börn er sá sami og kostnaðurinn við þróun gerviútlima fyrir fullorðna. Með þessari ritgerð lítur dagsins ljós ný hönnun barnagervifótar( BGF) sem þróaður er með aðferðarfræði sem ætlað er að draga úr tíma og kostnaði við þróunarferlið. Álagspróf var framkvæmt á núverandi BGF, Flex-Foot Junior(FFJ) frá Össur hf, þar sem kraftur og færsla við brot var skráð. Tölvulíkan af FFJ var búið til með
    koltrefjauppsetningu skilgreindri eins og hún birtist í raunveruleikanum. Einingaraðferðin( Finite element analysis) var notuð við að framkvæma álagspróf á tölvulíkaninu af FFJ.
    Uppsetning þessa álagsprófs, á tölvulíkaninu, var sú sama og notuð var við álagsprófun raunverulega FFJ. Spennan í koltrefjaefninu var reiknuð á þeim tímapunkti þegar krafturinn var sá sami og þegar raunverulegi fóturinn brotnaði. Tölvulíkan af nýrri hönnun var gert þar
    sem trefjauppsetning var skilgreind og einingaraðferðin notuð. Hönnuninni var svo breytt miðað við veikleika sem reiknaðir voru í fyrra líkaninu. Þetta ferli var endurtekið þar til nýja hönnunin sýndi æskilega eiginleika. Lokaútgáfan af nýju hönnuninni sýndi meiri sveigjanleika en FFJ. Auk þess minnkaði þrýstispennan, sem kom fram í koltrefjaefninu, um 800 MPa frá FFJ til lokaútgáfu nýju hönnunarinnar, sem er jákvætt vegna þess að slíkir fætur brotna oftast vegna þrýstispennu. Nýja hönnunin sýndi svipaða togspennu og FFJ undir álagi
    sem þýðir að nýji BGF heldur sama styrk undir sama álagi. Aðferðarfræðin, sem kynnt er í þessari ritgerð, sýnir fram á að einingaraðferðin og bestunarferlar geta bætt þróunarferla á
    gervifótum auk þess að minnka tíma og kostnað við þróun slíkra vara.
    Lykilorð: Einingaraðferðin, barnalækningar, gervilimir, þróun, bestun, styrkt efni, streita

Samþykkt: 
  • 22.6.2020
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/36402


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
MSc_Ragnarsdottir_2020.pdf4.34 MBLokaður til...30.06.2096HeildartextiPDF
Lokun-lokaverkefnis.pdf298.61 kBOpinnBeiðni um lokunPDFSkoða/Opna