猪髌骨关节软骨压痕力学性能及粘弹性研究

发布时间：2021-07-07 15:44

　　关节软骨属于透明软骨的一种,不仅十分光滑,同时具有弹性,这种特性使得关节软骨在关节的运动中可以充分地发挥缓冲应力、吸收震荡、润滑关节表面、防止磨损等重要作用。关节软骨优异的力学性能以及日益增加的关节软骨疾病使得对关节软骨力学性能的研究刻不容缓。研究关节软骨的生物力学性能不仅可以帮助我们了解骨关节病的预防和治疗,还能够为用于软骨修复的仿生关节软骨材料提供力学参考,这些研究成果对人类治疗相关软骨疾病有十分重要的意义。此外,由于压痕测试中试样受载情况更为复杂,包含拉伸、压缩、剪切等多种载荷模式,更能准确的模拟出实际工作中软骨的受载状态。论文首先对国内外关节软骨的研究现状和生物材料的特性进行了综述,进而明确了使用压痕测试技术开展猪髌骨关节软骨的力学性能测试研究。论文主要完成以下工作:（1）开展了猪髌骨关节软骨的压痕试验,以位移控制的加载方式研究了存储条件、加载方式、压头参数对其力学性能的影响规律。研究发现不同存储条件下其力学性能差异显著;且在同一压痕深度时,当加载速率从5μm/s增加到50μm/s其测量得到的弹性模量增加;当压痕加载速率一致时,压头直径Φ0.6mm的平头圆柱压头测量得到的弹性模... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

球形压头应用于关节软骨示意图

吉林大学硕士学位论文将这些性能与组织结构联系起来。用一个 100μm 曲率半径球形压头在实施准静态加载生成力-位移曲线。如图 1.2 所示，在三个不同的组织学-位移曲线明显不同。由于对传统压痕测试模型计算可行性的担忧，作柔度法计算折合弹性模量。相反，作者得出了接触刚度及体积蠕变速率个区域里的力-位移行为。使用这些参数作者发现了每个区域力学性能分类的关系。结果表明当修复的关节软骨即使在组织学与健康的表现相学性能并没有完全修复。这些结果表明了除了组织学分析外，力学性能定修复关节软骨时的重要性。

图 1.3 Lu M H 等人实验刚度结果[8]图 1.4 Lu M H 等人实验厚度结果[8]头的尺寸效应和Franke等人发现的与深度相关的接触刚度都表数据的局限性。这些作者都假定是关节软骨深度方向的非均一。即使这是产生这些差异的根源，这也让比较不同实验、不同

【参考文献】：
期刊论文
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[4]关节软骨的生物力学特性研究[J]. 董启榕,王以进,郑祖根.  苏州医学院学报. 1999(03)
[5]空气暴露、生理盐水及壳多糖溶液对兔关节软骨超微结构的影响[J]. 吴海山,钱其荣,侯春林.  解放军医学杂志. 1995(06)
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博士论文
[1]基于压痕功的微纳米表层硬度检测技术研究[D]. 刘琦.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]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
[2]纳米压痕试验方法研究[D]. 王春亮.机械科学研究总院 2007



本文编号：3269909