آزمون خمش شانز چیست؟

آزمون خمش شانز (Four-Point Bending Test) بر اساس استاندارد ASTM F1541:2017 روشی برای ارزیابی مقاومت مکانیکی ایمپلنت‌های ستون فقرات (مانند سیستم‌های فیکساتور داخلی یا پلاک‌های ستون فقرات) در برابر بارگذاری خمشی است.

در آزمون خمش شانز نمونه در دستگاه قرار گرفته و با اعمال نیرو در چهار نقطه (دو تکیه‌گاه و دو نقطه بارگذاری) تحت خمش قرار می‌گیرد تا رفتار مکانیکی آن شامل سختی خمشی، میزان تغییر شکل و مقاومت در برابر شکست بررسی شود.

این استاندارد مشخصات مربوط به ابعاد نمونه، شرایط بارگذاری، سرعت اعمال نیرو و روش محاسبه پارامترهای مکانیکی را تعیین می‌کند تا نتایج آزمون قابل تکرار و مقایسه‌پذیر باشند. هدف اصلی آزمون خمش شانز، ارزیابی کارایی و ایمنی ایمپلنت‌ها در شرایط شبیه‌سازی‌شده بالینی است، به‌ویژه در برابر نیروهای خمشی که در حین عملکرد طبیعی ستون فقرات بر آن‌ها وارد می‌شود.

جهت دریافت خدمات و مشاوره رایگان با نیکوفامد تماس بگیرید.

آزمون خمش شانز چگونه انجام می شود؟

هدف آزمون

هدف این روش، سنجش مکانیکی پین‌های تثبیت خارجی است؛ شامل تعیین سختی خمشی (bending stiffness)، صلابت خمشی (bending rigidity)، مقاومت خمشی (bending yield strength) و در صورت شکست، مقاومت نهایی.

این آزمون فقط برای موادی با رفتار خطی-الاستیک کاربرد دارد و در وهله اول برای تحلیل عملکرد مکانیکی است، نه پیش‌بینی مستقیم عملکرد بالینی.

جهت کسب اطلاعات در رابطه با آزمون خستگی ایمپلنت کلیک کنید.

تعاریف کلیدی

Bending stiffness: شیب اولیه منحنی گشتاور خمشی در مقابل تغییر شکل.

Bending yield strength: گشتاور خمشی مورد نیاز برای ایجاد کرنش خمشی دائم 0.2٪؛ اگر نمونه قبل از آن بشکند، مقدار شکست گزارش می‌شود.)

Maximum deformation: بیشینه جابجایی عمودی زیر بارگذاری.

Bending rigidity: مقاومت خمشی نرمال‌شده نسبت به خواص مقطعی بخش فعال پین (EI effect)

اجرای آزمون خمش چهار‑نقطه‌ای

پین (نمونه) در یک جانمای چهار‑نقطه‌ای قرار می‌گیرد (دو تکیه‌گاه و دو نقطه بارگذاری).

بارگذاری به‌صورت استاتیک و در نرخ کنترل‌شده تا رسیدن به شکست یا کرنش تعیین‌شده ادامه می‌یابد.

داده‌ها به‌صورت منحنی گشتاور خمشی در برابر تغییر شکل خمشی ثبت می‌شوند؛ از منحنی، سختی خمشی، صلابت خمشی و در صورت شکست، مقاومت خمشی استنتاج می‌شود.

اجرای آزمون پیچشی (Torsion Test)

در ادامه (یا جداگانه)، آزمون پیچشی انجام می‌شود:

پین از دو طرف گیره می‌شود، یک سمت ثابت و سمت دیگر با گشتاور چرخانده می‌شود.

نمودار گشتاور در برابر زاویه دوران (Torque vs. Angle) رسم می‌شود.

از این نمودار، سختی پیچشی (torsional stiffness)، صلابت پیچشی (torsional rigidity) و در صورت شکست، مقاومت پیچشی محاسبه می‌شوند.

تحلیل داده‌ها

 داده‌ها در قالب منحنی گشتاور خمشی در برابر تغییر شکل خمشی ارائه می‌شوند. از این منحنی:

شیب اولیه → سختی خمشی

مقاومت مؤثر مقطعی (EI) → صلابت خمشی

بیشینه گشتاور یا گشتاور متناظر با کرنش 0.2٪ → مقاومت خمشی

استخراج و گزارش می‌گردند.

آزمایشگاه همکار نیکوفارمد با دارا بودن گواهینامه معتبر ISO/IEC 17025 و تجهیزات پیشرفته آزمون‌های مکانیکی، آزمون خمش شانز (Four-Point Bending Test) مطابق با استاندارد ASTM F1541:2017  انجام می دهد.

آزمون خمش شانز به عنوان یکی از کلیدی‌ترین روش‌های ارزیابی کیفیت و ایمنی پین‌های تثبیت خارجی و ایمپلنت‌های ستون فقرات، امکان اندازه‌گیری دقیق سختی، صلابت و مقاومت خمشی را فراهم می‌سازد.