發(fā)布時(shí)間：2022-04-21 22:28

　　膝關(guān)節(jié)軟骨是由固體相和液體相組成的兩相多孔材料,不僅增加關(guān)節(jié)間潤(rùn)滑,避免骨與骨接觸磨損,還通過自身變形起著緩沖承壓作用,在人體運(yùn)動(dòng)中有重要作用。然而外部載荷、內(nèi)部病變等原因造成關(guān)節(jié)軟骨的退變?nèi)睋p,成為早期關(guān)節(jié)炎的主要病變特征。軟骨缺損深度、位置、形狀大小等有所不同,退化軟骨力學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。這些變化對(duì)軟骨內(nèi)部液體壓力流速分布產(chǎn)生進(jìn)一步影響,而液體行為直接影響著軟骨細(xì)胞新陳代謝、膠原纖維結(jié)構(gòu)與蛋白基質(zhì)含量的變化等,軟骨退化機(jī)制與此相關(guān)。病變軟骨在上述因素影響下相關(guān)力學(xué)行為的規(guī)律尚不清楚,本文以此為出發(fā)點(diǎn),建立正常與缺損軟骨簡(jiǎn)化解析模型和有限元模型;并進(jìn)一步構(gòu)建人體真實(shí)軟骨形狀有限元模型探究缺損退變規(guī)律;對(duì)豬關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn),探索軟骨相關(guān)參數(shù)變化規(guī)律。本文的主要工作及其結(jié)論如下:（一）使用多孔彈性理論分別建立圓柱體健康與中空缺損解析解與有限元簡(jiǎn)化模型,使用Matlab軟件對(duì)解析結(jié)果進(jìn)行編程計(jì)算,將計(jì)算所得結(jié)果與有限元模型計(jì)算結(jié)果作圖對(duì)比,結(jié)果基本吻合。計(jì)算結(jié)果表明:（1）非圍限邊界條件下,正常軟骨孔隙壓力從圓柱體軸心向外邊界逐漸減小,流速?gòu)膱A柱體軸心向外邊界增大。（2）缺損軟骨... 

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 關(guān)節(jié)軟骨介紹
        1.1.1 關(guān)節(jié)軟骨解剖學(xué)介紹
        1.1.2 關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)研究意義
        1.1.3 待解決的關(guān)鍵研究點(diǎn)
    1.2 關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)研究進(jìn)展
    1.3 本文的工作及意義
第二章 關(guān)節(jié)軟骨的多孔彈性力學(xué)理論及有限元模擬
    2.1 數(shù)學(xué)模型的建立與求解
        2.1.1 控制方程及幾何模型
        2.1.2 正常型關(guān)節(jié)軟骨多孔彈性理論模型
        2.1.3 正常型關(guān)節(jié)軟骨多孔彈性力學(xué)模型解析解
        2.1.4 理想化中空損傷/缺損的關(guān)節(jié)軟骨的多孔彈性模型及解析解
    2.2 有限元模型驗(yàn)證理論模型推導(dǎo)解析結(jié)果的正確性
        2.2.1 ComsolMultiphysics軟件有限元模型的建立
        2.2.2 理論推導(dǎo)公式解析解與有限元軟件模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比
        2.2.3 有限元軟件建立模型計(jì)算壓力流速結(jié)果及生理意義
    2.3 理想化二維軸對(duì)稱軟骨模型研究
        2.3.1 理想化軟骨模型的建立
        2.3.2 缺損退化軟骨模型的設(shè)置
        2.3.3 理想化整體模型計(jì)算結(jié)果
        2.3.4 理想化模型計(jì)算結(jié)果的討論
    2.4 本章小結(jié)
第三章 關(guān)節(jié)軟骨多孔彈性力學(xué)模型的數(shù)值仿真分析
    3.1 人體膝關(guān)節(jié)軟骨MRI掃描建立真實(shí)軟骨模型
        3.1.1 基于MRI建立的關(guān)節(jié)軟骨有限元建模過程
        3.1.2 關(guān)節(jié)軟骨模型的材料參數(shù)設(shè)置與模型的邊界條件
        3.1.3 關(guān)節(jié)軟骨缺損模型設(shè)置及模型自由度
    3.2 模型有限元計(jì)算結(jié)果
        3.2.1 正常軟骨模型在脈動(dòng)位移載荷下的壓力流速
        3.2.2 軟骨缺損幾何參數(shù)變化的影響
        3.2.3 退化軟骨物理參數(shù)變量因素影響
    3.3 討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 關(guān)節(jié)軟骨粘彈性力學(xué)性能試驗(yàn)
    4.1 粘彈性三參量固體模型
    4.2 關(guān)節(jié)軟骨分層粘彈性力學(xué)性能
        4.2.1 關(guān)節(jié)軟骨分層應(yīng)力松弛試驗(yàn)
        4.2.2 關(guān)節(jié)軟骨分層應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.2.3 關(guān)節(jié)軟骨分層粘彈性參數(shù)結(jié)果討論
    4.3 缺損面積變化的軟骨粘彈性力學(xué)性能
        4.3.1 缺損軟骨應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果
        4.3.2 關(guān)節(jié)軟骨缺損面積粘彈性參數(shù)討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文工作總結(jié)及展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effects of microcracks on the poroelastic behaviors of a single osteon[J]. WU XiaoGang,WANG YanQin,WU XiaoHong,CEN HaiPeng,GUO Yuan,CHEN WeiYi.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(11)
[2]ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合模型及應(yīng)用[J]. 董志高,胡嫣然,楊輝,許波.  工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2009(03)
[3]ANSYS基于Biot固結(jié)理論流固耦合模型及應(yīng)用[J]. 董志高,胡嫣然,楊輝,許波.  工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2009 (03)

博士論文
[1]骨的多孔介質(zhì)彈性力學(xué)行為及力—電效應(yīng)研究[D]. 武曉剛.太原理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3646698