骨組織是一種具有復(fù)雜層級(jí)結(jié)構(gòu)的生物復(fù)合材料,能夠承重、提供生長(zhǎng)附著,以及傳遞載荷實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng),體現(xiàn)了極為重要的作用。然而,現(xiàn)實(shí)中骨材料遭受意外傷害的情況日益增多,極大削弱了其力學(xué)性能及服役可靠性,給人類(lèi)生命造成了極大的威脅,同時(shí)也增加了社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此,研究骨材料在服役載荷工況下的力學(xué)性能及微觀層次的潛在變形機(jī)理不僅可以對(duì)骨材料服役性能預(yù)測(cè)評(píng)估具有重要指導(dǎo)意義,同時(shí)能夠?yàn)椴煌d荷模式下骨破壞的潛在原因追溯分析以及仿生骨替代材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及組分配比提供理論參考。不同載荷模式誘發(fā)不同的骨破壞形式,因此骨材料力學(xué)響應(yīng)及破壞機(jī)理也不盡相同�；诋�(dāng)前骨力學(xué)性能研究多集中于單一載荷模式及宏觀尺度,無(wú)法客觀揭示其實(shí)際服役載荷工況下的力學(xué)響應(yīng),因此本文提出復(fù)合載荷模式下骨力學(xué)性能測(cè)試及變形機(jī)理多尺度研究新思路。本文的主要研究工作如下:（1）綜述分析了皮質(zhì)骨材料力學(xué)性能研究現(xiàn)狀及力學(xué)測(cè)試常用技術(shù)手段,并基于對(duì)皮質(zhì)骨實(shí)際服役情況及客觀實(shí)際的迫切需求的綜合分析,提出復(fù)合載荷模式下皮質(zhì)骨力學(xué)性能測(cè)試及變形機(jī)理多尺度研究新思路。（2）對(duì)皮質(zhì)骨的生物學(xué)構(gòu)成及復(fù)雜的層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳盡敘述,并構(gòu)建了皮質(zhì)骨的宏... 

【文章來(lái)源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：151 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景與研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 皮質(zhì)骨拉伸力學(xué)性能研究
        1.2.2 皮質(zhì)骨壓縮力學(xué)性能研究
        1.2.3 皮質(zhì)骨彎曲力學(xué)性能研究
        1.2.4 皮質(zhì)骨扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能研究
        1.2.5 皮質(zhì)骨微納米壓痕響應(yīng)特性的研究
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 皮質(zhì)骨力學(xué)模型與生物構(gòu)成
    2.1 骨基本結(jié)構(gòu)組成及力學(xué)特性
        2.1.1 皮質(zhì)骨層級(jí)結(jié)構(gòu)
        2.1.2 皮質(zhì)骨基本力學(xué)特性
    2.2 皮質(zhì)骨力學(xué)模型
        2.2.1 宏觀力學(xué)模型的建立
        2.2.2 微觀力學(xué)模型的建立
            2.2.2.1 礦化的膠原纖維分子幾何模型
            2.2.2.2 礦化的膠原纖維分子力學(xué)模型
    2.3 復(fù)合載荷力學(xué)模型
    2.4 皮質(zhì)骨力學(xué)性能多尺度研究?jī)?nèi)容
    2.5 本章小結(jié)
第3章 不同載荷模式下皮質(zhì)骨材料宏觀力學(xué)響應(yīng)研究
    3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)的組成
        3.1.1 力學(xué)加載模塊
        3.1.2 原位觀測(cè)模塊
            3.1.2.1 三維數(shù)字散斑應(yīng)變測(cè)量分析單元
            3.1.2.2 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡
    3.2 試件制備與試驗(yàn)方法
        3.2.1 試件制備
        3.2.2 試驗(yàn)方法
        3.2.3 試驗(yàn)載荷
    3.3 皮質(zhì)骨材料不同載荷下的力學(xué)響應(yīng)
        3.3.1 單一載荷力學(xué)性能
            3.3.1.1 壓縮力學(xué)性能
            3.3.1.2 彎曲力學(xué)性能
            3.3.1.3 扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能
        3.3.2 復(fù)合載荷力學(xué)性能
            3.3.2.1 壓縮-彎曲力學(xué)性能
            3.3.2.2 壓縮-扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能
    3.4 壓縮載荷對(duì)復(fù)合載荷力學(xué)性能的影響
        3.4.1 預(yù)壓縮載荷對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響
        3.4.2 預(yù)壓縮載荷對(duì)抗扭強(qiáng)度的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 皮質(zhì)骨材料微觀變形機(jī)理的壓痕響應(yīng)研究
    4.1 試件制備
        4.1.1 皮質(zhì)骨試件制備
        4.1.2 皮質(zhì)骨材料單一組分試件制備
        4.1.3 皮質(zhì)骨試件脫水方法
        4.1.4 關(guān)節(jié)軟骨試件制備
    4.2 測(cè)試裝置與試驗(yàn)方法
        4.2.1 微納米壓痕測(cè)試裝置
        4.2.2 多角度壓痕響應(yīng)測(cè)試方法
            4.2.2.1 外環(huán)骨板壓痕響應(yīng)測(cè)試方法
            4.2.2.2 不同含水量壓痕響應(yīng)測(cè)試方法
            4.2.2.3 不同尖銳度壓痕響應(yīng)測(cè)試方法
            4.2.2.4 關(guān)節(jié)軟骨壓痕響應(yīng)測(cè)試方法
    4.3 外環(huán)骨板微觀力學(xué)響應(yīng)
        4.3.1 外環(huán)骨板的微觀結(jié)構(gòu)形貌與力學(xué)特性
        4.3.2 外環(huán)骨板微觀力學(xué)響應(yīng)機(jī)理
    4.4 水分對(duì)皮質(zhì)骨材料微觀力學(xué)響應(yīng)的影響
        4.4.1 不同含水量下皮質(zhì)骨材料的微觀力學(xué)響應(yīng)
            4.4.1.1 不同含水量下骨材料OG的力學(xué)響應(yīng)
            4.4.1.2 不同含水量下骨材料DP的力學(xué)響應(yīng)
        4.4.2 水分對(duì)骨材料力學(xué)性能影響的微觀機(jī)理
            4.4.2.1 不同組分含水量的變化規(guī)律
            4.4.2.2 有機(jī)組分對(duì)骨材料力學(xué)性能的影響規(guī)律
            4.4.2.3 微觀結(jié)構(gòu)對(duì)骨材料力學(xué)性能的影響規(guī)律
    4.5 不同接觸尖銳度下的皮質(zhì)骨材料微觀力學(xué)響應(yīng)
        4.5.1 不同尖銳度下皮質(zhì)骨材料的力學(xué)響應(yīng)
        4.5.2 皮質(zhì)骨材料鈍銳轉(zhuǎn)化規(guī)律及微觀機(jī)理
    4.6 關(guān)節(jié)軟骨微觀力學(xué)響應(yīng)與破壞機(jī)理
        4.6.1 微顆粒參與關(guān)節(jié)軟骨作用的原理
        4.6.2 微顆粒作用下關(guān)節(jié)軟骨微觀力學(xué)響應(yīng)
        4.6.3 微顆粒對(duì)關(guān)節(jié)軟骨作用的影響規(guī)律
    4.7 本章小結(jié)
第5章 皮質(zhì)骨分子層級(jí)組分變形機(jī)制仿真研究
    5.1 有限元方法
    5.2 礦化的膠原纖維分子仿真模型的建立
    5.3 表觀彈性模量計(jì)算方法
    5.4 兩相組分表觀彈性模量的仿真結(jié)果
        5.4.1 基于膠原纖維彈性模量的變化
        5.4.2 基于羥基磷灰石彈性模量的變化
        5.4.3 基于羥基磷灰石間距的變化
        5.4.4 基于羥基磷灰石長(zhǎng)度的變化
    5.5 兩相組分表觀彈性模量的影響因素分析
        5.5.1 水分的影響
            5.5.1.1 水分對(duì)膠原纖維的影響
            5.5.1.2 水分對(duì)礦物微晶的影響
        5.5.2 體積分?jǐn)?shù)的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者攻讀學(xué)位期間的主要研究成果
    一、作者簡(jiǎn)介
    二、主要研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Poroelastic behaviors of the osteon: A comparison of two theoretical osteon models[J]. Xiao-Gang Wu,Wei-Yi Chen.  Acta Mechanica Sinica. 2013(04)
[2]脫礦牙本質(zhì)三種干燥方法的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡比較[J]. 王芳萍,周建鋒,劉曉強(qiáng),譚建國(guó).  口腔頜面修復(fù)學(xué)雜志. 2013(02)
[3]層狀仿生生物活性人工軟骨植入體的數(shù)字散斑相關(guān)分析[J]. 鄭裕東,黃小山,魏廣葉,劉國(guó)權(quán),王鵬,王迎軍,徐紅.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(S2)
[4]場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡進(jìn)展及其物理基礎(chǔ)[J]. 廖乾初.  電子顯微學(xué)報(bào). 1998(03)
[5]手指骨扭轉(zhuǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬洪順,王首夫,伊維田.  北京生物醫(yī)學(xué)工程. 1992(01)

博士論文
[1]生物硬組織材料的變形與斷裂機(jī)理研究及材料設(shè)計(jì)[D]. 安兵兵.上海大學(xué) 2012
[2]基于紅外光譜和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡技術(shù)的羊絨原料品質(zhì)分析的研究[D]. 吳桂芳.浙江大學(xué) 2009
[3]摩托車(chē)自行車(chē)行人碰撞事故形態(tài)分析及行人傷害保護(hù)的研究[D]. 喬維高.武漢理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3501315