试样温度和几何对脑组织生物力学响应的影响研究
发布时间：2021-05-18 02:33
影响脑组织生物力学响应的因素有很多,其中温度和试样几何被认为是两个重要的方面。温度的影响涉及到试样保存环境的温度、试样自身的温度以及试验环境温度。不同的试样温度可能会对脑组织力学特性产生不同的影响,因此有必要研究试样温度对脑组织生物力学性能的影响。脑组织软易变形,导致无法获取标准的规则脑组织试样,这也是大多数研究者在对脑组织试样进行研究时多采用理想几何模型代替实际几何的原因。然而,以理想模型代替试样实际几何可能会带来较大误差。因此,研究试样几何对脑组织力学性能的影响也很有必要。为研究试样温度对脑组织力学性能的影响,从新鲜的猪脑组织上获取尺寸为Ф9 mm×6 mm的圆柱体状试样,在四种不同的试样温度（13℃、20℃、27℃和37℃）下,分别以0.05 mm/s和5 mm/s的加载速率进行无约束单轴压缩试验,记录试样的压缩力-位移曲线,并采用转换公式获取相应的工程应力-应变曲线。使用单因素方差分析或非参数检验,研究试样温度对脑组织力学特性的影响。同时使用Tukey分析方法进行多重组间比较,分析不同试样温度间工程应力的差异。结果表明,无论高速还是低速工况下,试样温度在20-37℃范围内,脑组...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 脑组织的测试类型
1.2.2 脑组织的材料本构模型
1.2.3 温度对脑组织力学性能的影响
1.2.4 试样几何对脑组织力学性能的影响
1.3 本文研究的目的和意义
1.4 本文的研究内容
第2章 脑组织生物力学试验方案
2.1 脑的结构与组成
2.2 脑组织的离体保存以及离体时间
2.3 试样对象的确定
2.3.1 常用动物模型特点分析
2.3.2 试验对象的选取原则
2.4 试样的制备
2.4.1 脑组织试样的制备原则
2.4.2 脑组织试样类型和尺寸
2.4.3 脑组织试样制备的工具
2.4.4 脑组织试样制备流程
2.5 脑组织试样的测试方法
2.6 本章小结
第3章 试样的制备与力学试验
3.1 脑组织试样的制备
3.1.1 整脑样本的准备
3.1.2 脑组织试样制备
3.2 脑组织压缩试验准备
3.2.1 传感器的选择
3.2.2 无约束压缩试验夹具的设计
3.2.3 加载速度
3.3 无约束单轴压缩力学试验
3.4 脑组织的生物力学响应
3.4.1 无约束单轴压缩试验
3.4.2 平均力-位移曲线计算
3.5 本章小结
第4章 试样温度对脑组织压缩力学特性的影响分析
4.1 各测试组的平均力-位移曲线对比
4.2 轴向压缩经典公式的计算方法
4.3 试样温度对脑组织压缩力学特性的影响
4.3.1 准静态工况下温度对脑组织压缩力学性能的影响
4.3.2 动态工况下温度对脑组织压缩力学性能的影响
4.4 脑组织试样工程应力统计分析
4.5 结果分析与讨论
4.6 本章小结
第5章 试样几何对脑组织材料参数求取的影响分析
5.1 脑组织试样几何的获取
5.1.1 脑组织试样的制备和三维扫描
5.1.2 脑组织压缩力学试验
5.1.3 脑组织试样几何模型构建
5.2 基于特定样本的有限元建模
5.2.1 网格划分
5.2.2 材料属性定义
5.2.3 边界条件的设置
5.3 脑组织材料参数求取
5.4 试样几何对脑组织材料参数求取的影响
5.4.1 试验和仿真力-位移曲线对比
5.4.2 结果分析与讨论
5.5 本章小结
总结和展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]皮质骨试样制备及其材料参数识别方法研究[J]. 张冠军,邓先攀,杨洁,翟乃川,邓小朋,曹立波. 中国生物医学工程学报. 2017(01)
[2]脑组织本构模型及其生物力学特性分析[J]. 赵玮,阮世捷,李海岩,崔世海. 医用生物力学. 2014(01)
博士论文
[1]冲击载荷下的生物组织材料参数反求及损伤研究[D]. 官凤娇.湖南大学 2011
硕士论文
[1]脑组织力学特性与取材器械研究[D]. 王立强.吉林大学 2015
本文编号：3192941
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 脑组织的测试类型
1.2.2 脑组织的材料本构模型
1.2.3 温度对脑组织力学性能的影响
1.2.4 试样几何对脑组织力学性能的影响
1.3 本文研究的目的和意义
1.4 本文的研究内容
第2章 脑组织生物力学试验方案
2.1 脑的结构与组成
2.2 脑组织的离体保存以及离体时间
2.3 试样对象的确定
2.3.1 常用动物模型特点分析
2.3.2 试验对象的选取原则
2.4 试样的制备
2.4.1 脑组织试样的制备原则
2.4.2 脑组织试样类型和尺寸
2.4.3 脑组织试样制备的工具
2.4.4 脑组织试样制备流程
2.5 脑组织试样的测试方法
2.6 本章小结
第3章 试样的制备与力学试验
3.1 脑组织试样的制备
3.1.1 整脑样本的准备
3.1.2 脑组织试样制备
3.2 脑组织压缩试验准备
3.2.1 传感器的选择
3.2.2 无约束压缩试验夹具的设计
3.2.3 加载速度
3.3 无约束单轴压缩力学试验
3.4 脑组织的生物力学响应
3.4.1 无约束单轴压缩试验
3.4.2 平均力-位移曲线计算
3.5 本章小结
第4章 试样温度对脑组织压缩力学特性的影响分析
4.1 各测试组的平均力-位移曲线对比
4.2 轴向压缩经典公式的计算方法
4.3 试样温度对脑组织压缩力学特性的影响
4.3.1 准静态工况下温度对脑组织压缩力学性能的影响
4.3.2 动态工况下温度对脑组织压缩力学性能的影响
4.4 脑组织试样工程应力统计分析
4.5 结果分析与讨论
4.6 本章小结
第5章 试样几何对脑组织材料参数求取的影响分析
5.1 脑组织试样几何的获取
5.1.1 脑组织试样的制备和三维扫描
5.1.2 脑组织压缩力学试验
5.1.3 脑组织试样几何模型构建
5.2 基于特定样本的有限元建模
5.2.1 网格划分
5.2.2 材料属性定义
5.2.3 边界条件的设置
5.3 脑组织材料参数求取
5.4 试样几何对脑组织材料参数求取的影响
5.4.1 试验和仿真力-位移曲线对比
5.4.2 结果分析与讨论
5.5 本章小结
总结和展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]皮质骨试样制备及其材料参数识别方法研究[J]. 张冠军,邓先攀,杨洁,翟乃川,邓小朋,曹立波. 中国生物医学工程学报. 2017(01)
[2]脑组织本构模型及其生物力学特性分析[J]. 赵玮,阮世捷,李海岩,崔世海. 医用生物力学. 2014(01)
博士论文
[1]冲击载荷下的生物组织材料参数反求及损伤研究[D]. 官凤娇.湖南大学 2011
硕士论文
[1]脑组织力学特性与取材器械研究[D]. 王立强.吉林大学 2015
本文编号：3192941
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