جلسه دفاع رساله دکتری (آقای محمدهادی استکی)

موضوع:  بررسي عددی و تجربی یک مدل چند لایه پوروالاستیک و کاربرد آن در مکانیک سلولی

ارائه دهنده: محمد هادی استکی

اساتید راهنما: دکتر علی اکبر عالم رجبی

اساتیدمشاور: دکتر عماد معین درباری

اساتید داور: دکتر احمدرضا پیشه‌ور، دکتر امیر شاملو، دکتر رضا جعفری ندوشن، دکتر مهدی جوان بخت

چکيده

پژوهش حاضر، در تکمیل تحقیقات آزمایشگاهی و شبیه‌سازی های انجام شده در ارائه یک مدل نظری جامع، به بررسي عددی و تجربی مواد پوروالاستیک، با هدف بررسی و مشخصه یابی خواص پوروالاستیك آن‌ها می‌پردازد. در این تحقیق، ابتدا یک ماده یک لایه پوروالاستیک با خواص مکانیکی مشخص حین آزمون فرورفتگی از زمان شروع  اعمال نیرو تا پایان محدوده رهاسازی، مدلسازی و پارامتر‌های اثرگذار بر رفتار پوروالاستیک آن با حل عددی المان محدود شبیه‌سازی  شد. گرچه در شرایط آزمایشگاهی، می‌توان با کنترل سرعت بالای فرورفتگی از آثار نوسانی  کنسول  یا دندانه در هر سه مقیاس نانو، میکرو و ماکرو کاهید، ولی عملاً کنسول در سرعت های بالا بر روی سطح نمونه نوسان خواهد کرد و امکان اعمال نیرو با سرعت بسیار زیاد بر سطح هیدروژل وجود ندارد. با انجام شبیه‌سازی  عددی بر روی نمونه مشخص هیدروژل و بدون بعد سازی نتایج، برای دو حالت کنترلی بیشینه عمق جابحایی و نیروی اعمالی مختلف ضمن افزایش زمان حین اعمال نیرو (در محدوده اعمال نیرو)، تابع اصلی بدون بعد وابسته به پارامترهای ضریب نفوذ، سرعت دندانه و شعاع دندانه جهت استخراج خواص مکانیکی ماده به دست آمد. با استفاده از نتایج آزمایشگاهی حاصل از آزمون فرورفتگی در مقیاس میکرو و ماکرو با اعمال سرعت های مختلف (نه فقط در سرعت های بالا) بر مواد پوروالاستیکی چون هیدروژل آگاروز، هیدروژل پلی اکریل آمید، بافت مغز و برازش روابط بر منحنی اصلی به دست آمده، خواص پوروالاستیک آنها شامل ضریب نفوذ، مدول الاستیسیته و نسبت پواسان، استخراج شد. در ادامه، مدل پوروالاستیک دولایه دو بعدي شبیه‌سازی  شد تا ضمن تحلیل حساسيت نیروی رهاسازی مدل پوروالاستیک نسبت به پارامترهاي حل عددی المان محدود مدل دولایه، اثر تغيير پارامترها و خواص مکانیکی و پوروالاستیکی ماده، بر تابع نیروی رهاسازی و تغییرات نیرو جابجائی، مقايسه و با نتایج تجربی آزمون فرورفتگی بر سلول‌های سرطانی و هیدروژل دولایه آگاروز اعتبارسنجی شد. سپس مسئله تورم و انقباض مواد پوروالاستیک و و پوروهایپرالاستیک برای مقاطع مستطیلی و مشابه سلولی، در شرایط مرزی متصل به بستر و لغزش آزادانه، شبیه‌سازی  و حساسیت حل به پارامترهای اثرگذار بررسی شد. نتایج شبیه‌سازی  با نتایج حل تحلیلی استخراج شده از معادلات اساسی حاکم، مقایسه گردید. از آنجا که غشای سلول نقش تعیین کننده ای در استخراج خواص مکانیکی سلول دارد، مدلسازی سلول به عنوان یک ماده پوروالاستیک چند لایه با در نظر گرفتن غشای آن، شبیه‌سازی و آنالیز نتایج را پیچیده و دشوار می سازد. لذا با معرفی پارامتر زمان اعمال فشار اسمزی tr که تا کنون مطالعه‌ای بر روی آن گزارش نشده، میزان سیال عبوری از سطح سلول در شبیه‌سازی ‌ها کنترل شد. در ادامه نتایج شبیه‌سازی  یک مدل پوروهایپرالاستیک دو بعدي سلولی با نتایج آزمایشگاهی برازش شده و خواص مکانیکی شامل مدول الاستیسیته، فشار داخلی، ضریب پواسان، ضریب پخش و زمان اعمال فشار اسمزی سلول استخراج و با نتایج بدست آمده از آزمون فرورفتگی عددی و تجربی مقایسه و صحه‌گذاری شد. 

کلمات کليدی: المان محدود، خواص پوروالاستیک، آزمون فرورفتگی، آزمون تورم، میکروسکپ نیرو اتمی، هیدروژل، سلول.

فارسی

مکان: 

لینک برگزای https://meet.iut.ac.ir/b/moh-5fv-yjk-fup

تاریخ: 

دوشنبه, 13 بهمن, 1399 - 13:30

نوع رویداد: 

سمینار علمی

عکس: 

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی