【摘要】：在海戰(zhàn)中,當艦艇遭受來自水雷,魚雷等水下武器非接觸式爆炸作用時,會引起艦艇產生強烈的沖擊運動,尤其是以垂直向上的沖擊最為嚴重,造成艦艇人員沖擊傷,對于站立的艦艇人員來說,主要造成下肢骨骼和軟組織損傷。在陸戰(zhàn)中,地雷爆炸對裝甲車中人員造成地雷沖擊損傷,主要表現(xiàn)為粉碎性骨折,肢體離斷等。其損傷程度與下肢骨骼在沖擊壓縮下的力學性能有密切關系。因此,研究下肢骨的力學性能,尤其是高速沖擊下的動態(tài)力學研究,可為各類事故中對人體傷害的評估以及防護裝置的設計提供一定的參考數(shù)據(jù)。骨骼這種生物材料與傳統(tǒng)的金屬材料相比,其具有一定的生命意義以及較脆的物理特性,這就使測量骨頭的力學性能的難度較大,本文以豬腿骨為研究對象,以實驗研究為主,根據(jù)以上情況,制定了一套有效可行的試件制備方法及保存方法,保證試樣保持骨頭原始的截面形狀,以及盡可能的保持骨頭的活性。確定了試件的制備和保存方法后,進行股骨、脛骨的準靜態(tài)實驗研究,獲得材料的應力應變曲線,從而分析出材料極限強度的分布規(guī)律。在已有的霍普金森壓桿(SHPB)實驗技術的基礎上,對其進行改進,使用整形器,保證了測量過程中的恒定應變率加載以及應力應變均勻。探索研究了股骨、脛骨這種脆性材料在不同應變率狀態(tài)下的動態(tài)力學性能,得到不同應變率下的動態(tài)壓縮實驗數(shù)據(jù),研究表明,股骨和脛骨動態(tài)力學性能都表現(xiàn)出兩端較弱,中部較強的分布規(guī)律。并與準靜態(tài)壓縮實驗數(shù)據(jù)進行對比,發(fā)現(xiàn)股骨、脛骨具有應變率效應。調研文獻,已有部分文獻描述骨骼的本構模型采用的是用來描述黏彈性材料的蠕變型和松弛型模型,在本文中使用非線性粘彈性本構模型ZWT模型,對一些參數(shù)進行擬合分析,最終得到股骨、脛骨的力學模型參數(shù),構建出股骨、脛骨的本構模型。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U674.7
【圖文】：

圖 1.1 密質骨的微觀結構質的內面，結構疏松，彈性較大，由許多片狀的小梁與壓力的傳遞方向一致，能承受很大的壓圖 1.2 松質骨的微觀結構，在密質骨和松質骨的分布上會呈現(xiàn)出各自的特

4圖 1.2 松質骨的微觀結構不同形態(tài)的骨，在密質骨和松質骨的分布上會呈現(xiàn)出各自的特色這是由于其功能側重點不同。比如扁骨，它以保護為主要功能，扁骨的內板和外板是薄層的密質骨，中間為板障，由松質骨組成，在松質骨的網眼中填充的是骨髓。短骨和長骨的骨骺以支持功能為主，而它們的構成就表現(xiàn)為密質骨僅僅分布在外層薄薄的一層，大量的松質骨分布于內部。骨小梁的排列顯示兩個基本方向：一，壓力曲線，與重力方向一致；二，張力曲線，適應于肌肉的拉力與W'力曲線相對抗。W'力曲線和拉力曲線構成最有效的承擔重力的力學系統(tǒng)。長管狀骨骨干以運動功能為主，松質骨和密質骨的分布規(guī)律則表現(xiàn)為：有較厚的密質骨，向兩端逐漸變薄而與骨骺的薄層骨密質相續(xù)，在靠近

圖 1.3 長骨圓形橫截面耗的總能量可以通過應力-應變下的折的抵抗力越大對屈服的抵抗力越小較易達到屈服點, 卻不產生骨折, 例特性。在工程力學上,以應力來表示法來表示。比如可以用載荷值表示,來表示,當然仍然可以用應力來表示于密質骨是各向異性材料，所以密質限拉伸強度是 135MPa , 橫向極限拉度上取決于小梁骨的密度和走向,

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本文編號：2754240