【摘要】：在海戰(zhàn)中,當(dāng)艦艇遭受來(lái)自水雷,魚雷等水下武器非接觸式爆炸作用時(shí),會(huì)引起艦艇產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊運(yùn)動(dòng),尤其是以垂直向上的沖擊最為嚴(yán)重,造成艦艇人員沖擊傷,對(duì)于站立的艦艇人員來(lái)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(duì)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(xué)性能有密切關(guān)系。因此,研究下肢骨的力學(xué)性能,尤其是高速?zèng)_擊下的動(dòng)態(tài)力學(xué)研究,可為各類事故中對(duì)人體傷害的評(píng)估以及防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)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(cè)量骨頭的力學(xué)性能的難度較大,本文以豬腿骨為研究對(duì)象,以實(shí)驗(yàn)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(jìn)行股骨、脛骨的準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,獲得材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線,從而分析出材料極限強(qiáng)度的分布規(guī)律。在已有的霍普金森壓桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)其進(jìn)行改進(jìn),使用整形器,保證了測(cè)量過程中的恒定應(yīng)變率加載以及應(yīng)力應(yīng)變均勻。探索研究了股骨、脛骨這種脆性材料在不同應(yīng)變率狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,得到不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),研究表明,股骨和脛骨動(dòng)態(tài)力學(xué)性能都表現(xiàn)出兩端較弱,中部較強(qiáng)的分布規(guī)律。并與準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)股骨、脛骨具有應(yīng)變率效應(yīng)。調(diào)研文獻(xiàn),已有部分文獻(xiàn)描述骨骼的本構(gòu)模型采用的是用來(lái)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(gòu)模型ZWT模型,對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行擬合分析,最終得到股骨、脛骨的力學(xué)模型參數(shù),構(gòu)建出股骨、脛骨的本構(gòu)模型。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U674.7
【圖文】：

圖 1.1 密質(zhì)骨的微觀結(jié)構(gòu)質(zhì)的內(nèi)面，結(jié)構(gòu)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(zhì)骨的微觀結(jié)構(gòu)，在密質(zhì)骨和松質(zhì)骨的分布上會(huì)呈現(xiàn)出各自的特

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

圖 1.3 長(zhǎng)骨圓形橫截面耗的總能量可以通過應(yīng)力-應(yīng)變下的折的抵抗力越大對(duì)屈服的抵抗力越小較易達(dá)到屈服點(diǎn), 卻不產(chǎn)生骨折, 例特性。在工程力學(xué)上,以應(yīng)力來(lái)表示法來(lái)表示。比如可以用載荷值表示,來(lái)表示,當(dāng)然仍然可以用應(yīng)力來(lái)表示于密質(zhì)骨是各向異性材料，所以密質(zhì)限拉伸強(qiáng)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(hào)：2754240