基于流固耦合的松质骨力学特性分析
发布时间：2021-05-18 03:00
松质骨在结构上呈现出网状的骨小梁结构,骨小梁结构网孔内充满液体骨髓。松质骨在骨的承载特性上主要起到缓冲吸能的作用,因此,松质骨的细观结构模型也是复合材料夹层结构芯层结构仿生设计的重要参考结构。由于骨小梁结构网孔内充满液体骨髓,松质骨是典型的固液二相结构。由于处于不同部位的松质骨承受的荷载不同,网状的骨小梁结构也不同。因此,本文建立了四种骨小梁细观胞体的流固耦合模型,并采用有限元方法进行流固耦合作用的分析,分析了四种细观胞体模型在给定的加载曲线下的应力场、应变场。通过与不考虑流固耦合的应力场、应变场比较,分析了固液的相互作用在负载分散中的影响,得出结论。对于松质骨骨小梁细观胞体,在考虑了流固耦合的固液的相互作用下,固体骨架的变形较小,这有利于承受较大的冲击荷载。准确模拟骨的细观结构和承载机理,不仅对仿生材料设计有一定的帮助,对生物力学的理论进展也有重要意义。骨质疏松症是21世纪影响人类健康的最严重疾病之一。骨质疏松主要发生在松质骨部位。骨质疏松骨折危害着骨质疏松病人的生命健康和生活质量。骨质疏松的非药物治疗是目前对骨质疏松治疗的重要方面。体外冲击波是目前正在探索的一种治疗方法。体外冲击波...
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 仿生物骨材料
1.2.1 骨的哈佛氏系统
1.2.2 力负荷对骨的调节理论
1.3 松质骨
1.3.1 松质骨的结构
1.3.2 松质骨形状的描述
1.3.3 松质骨的固液二相性
1.4 国内外研究现状
1.5 研究框架
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
1.5.3 数值求解软件(COMSOL Multiphysics)的介绍
第二章 流固耦合
2.1 流固耦合的定义
2.2 流固耦合的特点
2.3 流固耦合的分类
2.4 流固耦合的数学模型的基本方程
第三章 松质骨模型建立
3.1 建模
3.1.1 仿生结构的构型特性及建模
3.2 模型中一些常数的设定
3.2.1 弹性模量的确定
3.2.2 泊松比的确定
3.2.3 其他材料参数
3.3 单元属性的设置及网格的划分
第四章 对松质骨流固耦合模型的载荷分析
4.1 加载
4.1.1 约束的设置
4.1.2 载荷的选用
4.2 相同冲击荷载下四种模型仿真分析
4.2.1 变形分析及比较
4.2.2 应力应变图的比较
第五章 蜂窝结构模型的分析
5.1 前言
5.2 模型的建立
5.3 蜂窝胞体模型变形图的比较
5.4 蜂窝胞体模型应力图的比较
第六章 蜂窝结构在骨质疏松方面的研究
6.1 前言
6.2 荷载的选用
6.3 位移图
6.4 应力图
6.5 应变图
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 对本课题的几点展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中医药防治骨质疏松的理论基础与临床应用[J]. 李中伟,许勇. 中国中医骨伤科杂志. 2010(12)
[2]老年性骨质疏松症相关疾病及危险因素的研究概况[J]. 郑炜宏,伍中庆,吴宇峰. 医学综述. 2010(23)
[3]方形孔结构支架非线性流固耦合数值计算[J]. 崔玉红,翟雅斌,李文娇. 医用生物力学. 2009(S1)
[4]多孔固体充满黏性流体时的边界条件[J]. M·D·夏玛,黄绍红. 应用数学和力学. 2009(07)
[5]人工骨支架多场耦合力学数值仿真[J]. 汪焰恩,魏生民,肖正康,闫秀天. 西北工业大学学报. 2009(03)
[6]基于流-固耦合模型的人工骨力学数值仿真[J]. 肖正康,魏生民,汪焰恩,陈冰. 机械科学与技术. 2008(06)
[7]流固耦合问题的描述方法及分类简化准则[J]. 朱洪来,白象忠. 工程力学. 2007(10)
[8]变形多孔介质流固耦合模型及数值模拟研究[J]. 褚卫江,徐卫亚,苏静波. 工程力学. 2007(09)
[9]“蜂窝-柱子”芯夹层轻量型仿生物复合材料结构[J]. 陈锦祥,倪庆清,李庆,徐英莲. 复合材料学报. 2005(02)
[10]骨质疏松与力学[J]. 王璠. 力学与实践. 2004(03)
博士论文
[1]计算骨力学若干问题研究[D]. 陈秉智.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]热—流—固耦合条件下软岩巷道压力与变形的研究[D]. 卢萍.辽宁工程技术大学 2009
本文编号：3192980
【文章来源】：暨南大学广东省 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 仿生物骨材料
1.2.1 骨的哈佛氏系统
1.2.2 力负荷对骨的调节理论
1.3 松质骨
1.3.1 松质骨的结构
1.3.2 松质骨形状的描述
1.3.3 松质骨的固液二相性
1.4 国内外研究现状
1.5 研究框架
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
1.5.3 数值求解软件(COMSOL Multiphysics)的介绍
第二章 流固耦合
2.1 流固耦合的定义
2.2 流固耦合的特点
2.3 流固耦合的分类
2.4 流固耦合的数学模型的基本方程
第三章 松质骨模型建立
3.1 建模
3.1.1 仿生结构的构型特性及建模
3.2 模型中一些常数的设定
3.2.1 弹性模量的确定
3.2.2 泊松比的确定
3.2.3 其他材料参数
3.3 单元属性的设置及网格的划分
第四章 对松质骨流固耦合模型的载荷分析
4.1 加载
4.1.1 约束的设置
4.1.2 载荷的选用
4.2 相同冲击荷载下四种模型仿真分析
4.2.1 变形分析及比较
4.2.2 应力应变图的比较
第五章 蜂窝结构模型的分析
5.1 前言
5.2 模型的建立
5.3 蜂窝胞体模型变形图的比较
5.4 蜂窝胞体模型应力图的比较
第六章 蜂窝结构在骨质疏松方面的研究
6.1 前言
6.2 荷载的选用
6.3 位移图
6.4 应力图
6.5 应变图
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 对本课题的几点展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中医药防治骨质疏松的理论基础与临床应用[J]. 李中伟,许勇. 中国中医骨伤科杂志. 2010(12)
[2]老年性骨质疏松症相关疾病及危险因素的研究概况[J]. 郑炜宏,伍中庆,吴宇峰. 医学综述. 2010(23)
[3]方形孔结构支架非线性流固耦合数值计算[J]. 崔玉红,翟雅斌,李文娇. 医用生物力学. 2009(S1)
[4]多孔固体充满黏性流体时的边界条件[J]. M·D·夏玛,黄绍红. 应用数学和力学. 2009(07)
[5]人工骨支架多场耦合力学数值仿真[J]. 汪焰恩,魏生民,肖正康,闫秀天. 西北工业大学学报. 2009(03)
[6]基于流-固耦合模型的人工骨力学数值仿真[J]. 肖正康,魏生民,汪焰恩,陈冰. 机械科学与技术. 2008(06)
[7]流固耦合问题的描述方法及分类简化准则[J]. 朱洪来,白象忠. 工程力学. 2007(10)
[8]变形多孔介质流固耦合模型及数值模拟研究[J]. 褚卫江,徐卫亚,苏静波. 工程力学. 2007(09)
[9]“蜂窝-柱子”芯夹层轻量型仿生物复合材料结构[J]. 陈锦祥,倪庆清,李庆,徐英莲. 复合材料学报. 2005(02)
[10]骨质疏松与力学[J]. 王璠. 力学与实践. 2004(03)
博士论文
[1]计算骨力学若干问题研究[D]. 陈秉智.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]热—流—固耦合条件下软岩巷道压力与变形的研究[D]. 卢萍.辽宁工程技术大学 2009
本文编号：3192980
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/swyx/3192980.html
