滚压/滑动载荷下关节软骨不同层区力学行为的研究
发布时间：2020-12-20 21:46
关节软骨作为人体动关节处的重要组成部分，具有非线性、粘弹性等特点，其内部组织结构较为复杂，故具有不同于一般材料所特有的力学性能。在日常活动中关节软骨承受滑动和滚动载荷作用，故对该载荷作用下软骨不同层区的力学性能展开研究具有重要意义。研究结果可以为临床软骨疾病治疗和软骨缺损修复等方面提供依据，同时对人工软骨结构组成、人工构建、力学功能评价有重要意义。本文以猪关节软骨为研究对象，对关节软骨分别进行了滑动加载、滚压加载实验，在整个实验过程中利用数字相关技术对软骨的整个加载过程进行了图像采集，通过后期对采集到的图像进行处理，研究在不同加载条件下关节软骨各层区力学性能的变化特征。研究结果表明，软骨浅表层区的法向位移是最大的，深层区最小，中间层位于二者之间。在恒定的压缩量下，随着滑动、滚压时间的进行，软骨不同层区的法向位移都是先增大再略微减小；随着压缩量的增加，关节软骨浅表层、中间层、深层区的法向位移都增加；随着加载速率的增加，关节软骨不同层区的法向位移减小。随着加载次数的增加，关节软骨不同层区的法向位移都受到了影响。关节软骨受滑压、滚压载荷作用后，由于其内部复杂的组织和结构，各层区的力学性能出现...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软骨摩擦实验装置示意图
与水凝胶、不锈钢接触时的润滑性质都存在一定的恢复行为，并系数是静态载荷下的 1/3。研究结果表明，当进行关节软骨与关时，所得到的摩擦系数是所有实验数据中最小的，同时该实验也润滑特性。图 1-1 软骨摩擦实验装置示意图
wamy Krishnan[6]等人提出在周期压缩载荷作用下关节软骨的摩擦系骨的摩擦系数显著降低，且同周期加载相比，稳定状态下软骨组织间，并随着周期加载而逐渐增加。为了对以上所提出的假设进行检验，肩部关节软骨进行的非围限滑动压缩加载实验，分别测量研究了在三及静载荷作用下，关节软骨与时间相关的摩擦系数，发现在所有频率系数都处于该频率下摩擦系数的最大值与最小值之间。研究发现，加影响并不是很大，故以上两种假设被否定。 Hiroshi Naka[7]等学者考虑到关节软骨对于滑膜关节处的润滑起着至对软骨样本进行了间歇滑动加载实验，利用光学分析仪器图 1-3 研究样本的摩擦力以及软骨表面的胶原纤维情况。实验结果表明，随着卸骨样本的摩擦系数逐渐减小，这可能是由于卸载后，软骨自身恢复吸水量增加，导致摩擦力降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元方法应用研究现状[J]. 牛晓敏,夏亚涛. 科技致富向导. 2013(23)
[2]基于数字图像相关法的风洞试验测量技术[J]. 何能,廖海黎,马存明,王凯,曾要争,曾力. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[3]数字图像相关法测量板料成形应变[J]. 梁晋,胡浩,唐正宗,郭翔,李磊刚. 机械工程学报. 2013(10)
[4]枢椎有限元模型的建立及齿状突骨折的三维有限元分析[J]. 李雷,陈福状,姜红堃,王欢. 中国医科大学学报. 2013(03)
[5]数字图像相关方法在焊缝材料力学性能测试中的应用[J]. 杭超,杨广,李玉龙,于起峰,郭亚洲. 航空学报. 2013(10)
[6]基于数字图像相关技术经脐入路腹腔镜手术操作评估平台的建立[J]. 苏金,徐安安,朱江帆,张东升,王强,杨欲晓. 中国微创外科杂志. 2013(01)
[7]数字图像相关法在光固化复合树脂收缩变形测量中的应用[J]. 阮丹平,吴春云,张丁华. 上海口腔医学. 2012(06)
[8]软骨组织无约束压缩的有限元分析[J]. 翟文杰,翟中勇. 医用生物力学. 2012(06)
[9]牛膝关节软骨的力学承载特性及其有限元仿真分析[J]. 陈凯,张德坤,戴祖明,王崧全. 医用生物力学. 2012(06)
[10]岩盐蠕变行为的宏细观损伤特性试验研究[J]. 杨典森,陈卫忠,杨建平,李术才. 岩石力学与工程学报. 2011(07)
博士论文
[1]踝关节三维有限元模型的建立及三角韧带损伤和重建的踝关节生物力学有限元分析[D]. 张明彦.中南大学 2012
[2]腰椎微创TLIF不同内固定解决方案的有限元分析[D]. 余可谊.北京协和医学院 2011
硕士论文
[1]数字图像处理技术在车桥耦合振动分析中的探索研究[D]. 徐文锋.广州大学 2012
[2]关节软骨的力学性能测试及有限元仿真[D]. 王玉主.天津理工大学 2012
[3]关节软骨纤维增强多孔弹性力学特性研究[D]. 窦长永.哈尔滨工业大学 2011
[4]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
[5]基于人体膝关节建模的软骨力学特性分析[D]. 李盖敏.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2928602
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软骨摩擦实验装置示意图
与水凝胶、不锈钢接触时的润滑性质都存在一定的恢复行为，并系数是静态载荷下的 1/3。研究结果表明，当进行关节软骨与关时，所得到的摩擦系数是所有实验数据中最小的，同时该实验也润滑特性。图 1-1 软骨摩擦实验装置示意图
wamy Krishnan[6]等人提出在周期压缩载荷作用下关节软骨的摩擦系骨的摩擦系数显著降低，且同周期加载相比，稳定状态下软骨组织间，并随着周期加载而逐渐增加。为了对以上所提出的假设进行检验，肩部关节软骨进行的非围限滑动压缩加载实验，分别测量研究了在三及静载荷作用下，关节软骨与时间相关的摩擦系数，发现在所有频率系数都处于该频率下摩擦系数的最大值与最小值之间。研究发现，加影响并不是很大，故以上两种假设被否定。 Hiroshi Naka[7]等学者考虑到关节软骨对于滑膜关节处的润滑起着至对软骨样本进行了间歇滑动加载实验，利用光学分析仪器图 1-3 研究样本的摩擦力以及软骨表面的胶原纤维情况。实验结果表明，随着卸骨样本的摩擦系数逐渐减小，这可能是由于卸载后，软骨自身恢复吸水量增加，导致摩擦力降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元方法应用研究现状[J]. 牛晓敏,夏亚涛. 科技致富向导. 2013(23)
[2]基于数字图像相关法的风洞试验测量技术[J]. 何能,廖海黎,马存明,王凯,曾要争,曾力. 激光与光电子学进展. 2013(05)
[3]数字图像相关法测量板料成形应变[J]. 梁晋,胡浩,唐正宗,郭翔,李磊刚. 机械工程学报. 2013(10)
[4]枢椎有限元模型的建立及齿状突骨折的三维有限元分析[J]. 李雷,陈福状,姜红堃,王欢. 中国医科大学学报. 2013(03)
[5]数字图像相关方法在焊缝材料力学性能测试中的应用[J]. 杭超,杨广,李玉龙,于起峰,郭亚洲. 航空学报. 2013(10)
[6]基于数字图像相关技术经脐入路腹腔镜手术操作评估平台的建立[J]. 苏金,徐安安,朱江帆,张东升,王强,杨欲晓. 中国微创外科杂志. 2013(01)
[7]数字图像相关法在光固化复合树脂收缩变形测量中的应用[J]. 阮丹平,吴春云,张丁华. 上海口腔医学. 2012(06)
[8]软骨组织无约束压缩的有限元分析[J]. 翟文杰,翟中勇. 医用生物力学. 2012(06)
[9]牛膝关节软骨的力学承载特性及其有限元仿真分析[J]. 陈凯,张德坤,戴祖明,王崧全. 医用生物力学. 2012(06)
[10]岩盐蠕变行为的宏细观损伤特性试验研究[J]. 杨典森,陈卫忠,杨建平,李术才. 岩石力学与工程学报. 2011(07)
博士论文
[1]踝关节三维有限元模型的建立及三角韧带损伤和重建的踝关节生物力学有限元分析[D]. 张明彦.中南大学 2012
[2]腰椎微创TLIF不同内固定解决方案的有限元分析[D]. 余可谊.北京协和医学院 2011
硕士论文
[1]数字图像处理技术在车桥耦合振动分析中的探索研究[D]. 徐文锋.广州大学 2012
[2]关节软骨的力学性能测试及有限元仿真[D]. 王玉主.天津理工大学 2012
[3]关节软骨纤维增强多孔弹性力学特性研究[D]. 窦长永.哈尔滨工业大学 2011
[4]数字图像相关（DIC）测量方法在材料变形研究中的应用[D]. 白晓虹.东北大学 2011
[5]基于人体膝关节建模的软骨力学特性分析[D]. 李盖敏.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：2928602
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/2928602.html
