缺損軟骨受滾壓載荷的實驗設(shè)計與研究.pdf

1、關(guān)節(jié)軟骨是人體關(guān)節(jié)的重要組成部分，參與人體大部分的行為活動，其中膝關(guān)節(jié)軟骨在人體承重、減震中又起到了關(guān)鍵作用。但由于軟骨特殊的結(jié)構(gòu)特點，軟骨內(nèi)部沒有血液供應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)，一旦受到損傷很難自我恢復(fù)，因此對軟骨受損后的研究至關(guān)重要，深入研究更能夠為骨關(guān)節(jié)炎患者提供更好的保養(yǎng)及恢復(fù)幫助。本課題主要是通過實驗手段去深入研究缺損軟骨在滾壓載荷下的力學(xué)性能，分析總結(jié)軟骨損傷演化規(guī)律，一方面通過實驗數(shù)據(jù)去總結(jié)缺損對軟骨的影響與傷口附近的力學(xué)性能，另一方面

2、通過計算機仿真缺損軟骨在滾壓載荷下的應(yīng)力、應(yīng)變分布，驗證實驗結(jié)果的可靠性，為骨關(guān)節(jié)炎等臨床軟骨疾病提供參考依據(jù)。
　　實驗裝置是軟骨實驗的重要組成部分，會影響到軟骨實驗的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)針對缺損軟骨需要進行的實驗研究方案，設(shè)計了一套滾壓加載實驗裝置，該裝置主要由步進電機、連接桿、不銹鋼壓頭、水槽、恒溫加熱裝置組成。步進電機帶動絲杠將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，通過連接桿帶動壓頭做勻速往復(fù)滾動對軟骨試件施加載荷。該裝置可以在實驗過程中提供恒溫

3、液態(tài)環(huán)境，模擬軟骨在生物體內(nèi)工作環(huán)境。該裝置分別通過對軟骨施加不同參數(shù)的滾壓載荷，探索軟骨在各載荷參數(shù)下的力學(xué)性能。
　　采用非接觸數(shù)字相關(guān)技術(shù)，實驗記錄分析缺損軟骨在連續(xù)滾壓載荷下傷口附近的應(yīng)變變化情況，分析總結(jié)缺損軟骨傷口附近的力學(xué)性能。實驗結(jié)果表明缺損對軟骨的力學(xué)性能有著一定影響，且隨著損傷深度的增加，軟骨表層點應(yīng)變逐漸增加，中、深層點應(yīng)變逐漸降低，其中切應(yīng)變是主要破壞因素，軟骨優(yōu)先在缺口底角處破壞；隨著滾壓速率增加，缺損軟