本文關(guān)鍵詞：硅膠內(nèi)襯套材料與小腿皮膚界面摩擦特性研究

  更多相關(guān)文章： 硅膠材料 表面結(jié)構(gòu) 小腿皮膚 摩擦行為 能量損耗

【摘要】：殘疾人在穿戴假肢運動過程中在接受腔與殘肢皮膚之間會形成臨界接觸面,在此臨界面上,運動壓力與相應(yīng)的摩擦力將對殘肢皮膚表面、皮下組織、血管以及血液的正常流動等產(chǎn)生重要影響。臨床上由于假肢設(shè)計或選材不合理導(dǎo)致殘肢與腔體過度摩擦會對皮膚造成很大傷害,給患者帶來巨大痛苦,因此,研究假肢材料與殘肢觸界面的摩擦學行為對于假肢材料的優(yōu)化設(shè)計和提高殘疾人的生活質(zhì)量具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文借助UMT-Ⅱ多功能摩擦磨損試驗機,采取往復(fù)摩擦的球/面接觸模式,模擬了假肢接受腔/硅膠內(nèi)襯套、硅膠內(nèi)襯套/殘肢皮膚兩種接觸界面；基于定積分求不規(guī)則圖形面積的理論對摩擦前后能量的損耗進行了計算；使用OLS1100型三維激光共焦掃描顯微鏡、HY0580電腦式萬能材料試驗機、DSA100型視頻接觸角測量儀以及數(shù)碼照相機等對皮膚及假肢材料表面特征進行觀察和分析；從摩擦學、生物學、材料學等多學科交叉的角度研究了殘肢皮膚/硅膠材料和硅膠材料/接受腔材料兩個相鄰界面上的摩擦學行為。 主要結(jié)論如下： 1.硅膠材料/皮膚界面、接收腔/硅膠材料接觸界面在往復(fù)摩擦模式初期均會產(chǎn)生滑動,其摩擦系數(shù)較大；隨著界面間產(chǎn)生粘著,摩擦系數(shù)減小,并逐漸趨于穩(wěn)態(tài)。 2.硅膠材料反面上的粗大微凸體,增加了材料與皮膚的粘結(jié)性,使皮膚處于粘著摩擦機制,摩擦系數(shù)較低,摩擦能耗較少；正面上的針織結(jié)構(gòu)不但增加了往復(fù)摩擦過程中硅膠與接受腔之間的相對滑動量、摩擦系數(shù)及摩擦能耗,而且減少了其反面與皮膚往復(fù)摩擦過程中皮膚協(xié)調(diào)位移時的變形,從而降低了材料與皮膚之間的摩擦系數(shù)和能量損耗。 3.硅膠材料在不同載荷下的壓縮試驗表明,不同硅膠材料均在載荷為4.5N時出現(xiàn)平臺期,此時材料出現(xiàn)蠕變特性；在載荷相同的情況下1號和4號材料的形變比2號和3號材料小,說明材料表面的各種結(jié)構(gòu)對緩解皮膚的壓力有一定作用。 4.選用與皮膚接觸反面上具有粗大微凸體,與接收腔接觸正面上具有針織結(jié)構(gòu)的硅膠材料,有利于減小材料與皮膚的摩擦能耗,減少皮膚發(fā)熱和變形,降低皮膚的摩擦損傷風險。
【關(guān)鍵詞】：硅膠材料 表面結(jié)構(gòu) 小腿皮膚 摩擦行為 能量損耗
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.17;TH117
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 皮膚摩擦、矯形器械及假肢的研究12-15
• 1.1.1 皮膚摩擦的研究內(nèi)容12-13
• 1.1.2 假肢矯形器械及假肢的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2 假肢接受腔及內(nèi)襯套材料15-17
• 1.2.1 假肢接受腔材料15-16
• 1.2.2 硅膠內(nèi)襯套材料16-17
• 1.3 定積分求不規(guī)則圖形面積的方法17-18
• 1.4 選題意義及內(nèi)容18-20
• 1.4.1 選題意義18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 試驗概述20-24
• 2.1 試驗設(shè)備20-21
• 2.1.1 UMT-Ⅱ多功能摩擦磨損試驗機20
• 2.1.2 拉伸壓縮試驗設(shè)備20-21
• 2.2 志愿者選擇21-22
• 2.3 試驗材料22
• 2.4 試驗參數(shù)22-23
• 2.5 試驗分析方法23-24
• 第3章 硅膠材料的物理性能研究24-33
• 3.1 材料的壓縮性能試驗及分析24-29
• 3.2 硅膠材料的表面粗糙度29-31
• 3.3 親水性比較31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 人體下肢皮膚與硅膠材料的摩擦特性研究33-44
• 4.1 試驗簡介33-34
• 4.2 結(jié)果與分析討論34-42
• 4.2.1 皮膚與硅膠材料摩擦后溫度變化分析34-36
• 4.2.2 摩擦過程中摩擦力(系數(shù))變化分析36-38
• 4.2.3 摩擦過程中能量損耗分析38-40
• 4.2.4 試驗前后皮膚粗糙度對比40-42
• 4.3 本章小結(jié)42-44
• 第5章 接受腔材料與硅膠材料摩擦特性研究44-53
• 5.1 試驗簡介44-45
• 5.2 摩擦過程中摩擦系數(shù)變化分析45-48
• 5.3 摩擦過程中能量損耗分析48-50
• 5.4 摩擦前后壓痕的對比說明50-51
• 5.5 摩擦試驗討論51-53
• 結(jié)論與展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-60
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及參與的研究項目60

【參考文獻】

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本文編號：555183