過載條件下松質(zhì)骨力學(xué)性能的研究.pdf

1、骨是人體的支架，具有支持、運(yùn)動和保護(hù)功能；松質(zhì)骨是皮質(zhì)骨下一種多孔、非均質(zhì)、各向異性和具有粘彈性的結(jié)構(gòu)，是骨的重要組成部分；松質(zhì)骨在負(fù)載傳輸和能量吸收方面起著十分重要的作用，與皮質(zhì)骨力學(xué)性能不同。目前骨力學(xué)研究較多的在皮質(zhì)骨領(lǐng)域，近年來松質(zhì)骨報(bào)道逐漸增多，但在過載條件下松質(zhì)骨粘彈特性、棘輪效應(yīng)等力學(xué)性能還需深入研究，其研究對揭示骨力學(xué)行為有重要意義。
　　本文以豬股骨遠(yuǎn)端處的松質(zhì)骨為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)測試和理論模型預(yù)測，研究了單軸

2、壓縮載荷下松質(zhì)骨的蠕變性能和應(yīng)力率依賴性能。研究發(fā)現(xiàn)，恒定應(yīng)力水平下，松質(zhì)骨的蠕變應(yīng)變隨加載時間的增加先快速增大，之后緩慢增大；隨應(yīng)力水平的提高，蠕變應(yīng)變增加，而蠕變?nèi)崃繙p少。應(yīng)力率對松質(zhì)骨的壓縮行為有顯著影響，隨著應(yīng)力率的增加，松質(zhì)骨的楊氏模量也增加，說明松質(zhì)骨是一種率相關(guān)的非線性粘彈性材料?？紤]到松質(zhì)骨的非線性粘彈性特征，本文建立了松質(zhì)骨的蠕變模型和非線性粘彈性本構(gòu)模型，對不同恒定應(yīng)力水平下松質(zhì)骨的蠕變性能和不同應(yīng)力率下的單軸壓縮性

3、能進(jìn)行了預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)二者吻合良好。
　　通過不同加載條件下松質(zhì)骨的棘輪實(shí)驗(yàn)，研究了應(yīng)力幅值、應(yīng)力率、平均應(yīng)力和波峰/波谷保持時間等因素對松質(zhì)骨棘輪行為的影響。在循環(huán)壓縮棘輪實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)棘輪應(yīng)變和棘輪應(yīng)變率隨著應(yīng)力幅值的增加而增加，隨著應(yīng)力率的增加而減少。相同條件下，無骨髓的松質(zhì)骨棘輪應(yīng)變要小于正常松質(zhì)骨的棘輪應(yīng)變。同時，從微觀圖像中得出松質(zhì)骨在不同的深度，其棘輪應(yīng)變變化基本上是一致的。在循環(huán)拉壓棘輪