本文關(guān)鍵詞：動(dòng)物胸廓模型在生理載荷作用下的數(shù)值模擬與試驗(yàn)驗(yàn)證，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：漏斗胸是一種先天性并伴有家族遺傳性的胸廓畸形疾病,占所有胸壁畸形的90%。漏斗胸畸形使胸骨及肋軟骨向內(nèi)凹陷,造成對(duì)患者心肺的壓迫,同時(shí),漏斗狀畸形的外觀,嚴(yán)重影響患者的心理健康,使患者性格內(nèi)向,有自卑感。當(dāng)前,治療漏斗胸主要是以Nuss手術(shù)為代表的微創(chuàng)矯形手術(shù)。Nuss手術(shù)的方法是在保持胸廓骨骼完整的前提下抬舉凹陷的胸骨及肋軟骨,從而達(dá)到治愈的目的,但其中涉及到的抬舉力的變化規(guī)律及胸廓大變形后力學(xué)環(huán)境的改變等生物力學(xué)研究卻很少。在數(shù)值計(jì)算的研究中,不同學(xué)者使用的計(jì)算模型和計(jì)算方法差異很大,數(shù)值計(jì)算結(jié)果還缺少試驗(yàn)驗(yàn)證。受到倫理的限制,還不能采用電測(cè)試驗(yàn)的方法在人體上直接進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量,通過(guò)比較應(yīng)變和位移來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模擬所使用的計(jì)算模型及計(jì)算方法的準(zhǔn)確性。目前在試驗(yàn)研究中能夠采用的模型有人工骨胸廓模型和動(dòng)物胸廓模型,考慮到研究肋間肌對(duì)胸廓變形影響的需要,本文采用電測(cè)試驗(yàn)方法研究了羊胸廓模型在生理載荷作用下胸廓位移,肋骨和肋軟骨的應(yīng)變分布規(guī)律。以新鮮的動(dòng)物(羊)胸廓為研究對(duì)象,保留肋間肌與胸骨內(nèi)側(cè)肌肉,在肋骨上下兩端以及肋軟骨上分別粘貼3組電阻應(yīng)變片,測(cè)點(diǎn)布置參考了人體漏斗胸矯形過(guò)程數(shù)值計(jì)算的結(jié)果。通過(guò)WDW-10材料試驗(yàn)機(jī)給胸廓施加矢狀面位移,位移大小參考了漏斗胸的矯形位移,得到了載荷-位移曲線,通過(guò)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀得到測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。作者還研究了肋間肌對(duì)于動(dòng)物胸廓變形的影響,將去除肋間肌的胸廓放在材料試驗(yàn)機(jī)施加矢狀面位移,數(shù)值參考沒(méi)有去除肋間肌胸廓模型的位移,得到了沒(méi)有肋間肌時(shí)胸廓的載荷—位移曲線及測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變。通過(guò)有無(wú)肋間肌的位移—載荷曲線及應(yīng)變數(shù)值的比較,確定了肋間肌對(duì)胸廓模型在生理載荷作用下變形影響的規(guī)律。文中還對(duì)動(dòng)物胸廓進(jìn)行了CT掃描,重建了動(dòng)物胸廓包括胸骨,椎體和肋骨的三維實(shí)體模型。對(duì)肋骨進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),制作了胸椎材料的試件進(jìn)行了壓縮試驗(yàn),得到肋骨及胸椎的材料參數(shù)。參照動(dòng)物胸廓電測(cè)試驗(yàn),給模型施加相應(yīng)的位移載荷和約束條件,計(jì)算得到了動(dòng)物胸廓模型的位移及應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律。最后對(duì)得到動(dòng)物胸廓數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比與分析,研究了數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果存在誤差的主要因素。文中結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)漏斗胸矯形過(guò)程數(shù)值模擬研究采用合理的計(jì)算模型和計(jì)算方法,以及對(duì)進(jìn)一步開(kāi)展胸廓模型的電測(cè)試驗(yàn),包括人工骨胸廓模型和動(dòng)物胸廓模型的電測(cè)試驗(yàn)具有較好的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：動(dòng)物胸廓 生理載荷 電測(cè)試驗(yàn) 肋間肌 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R-332;R655
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 漏斗胸及其矯形手術(shù)11-13
• 1.3 漏斗胸國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 論文研究目的、內(nèi)容及各章安排15-16
• 1.4.1 論文研究目的及意義15
• 1.4.2 論文研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4.3 論文的各章安排16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第二章 動(dòng)物胸廓模型的三維重建17-26
• 2.1 相關(guān)軟件介紹17-18
• 2.1.1 Mimics軟件17
• 2.1.2 Geomagic Studio軟件17-18
• 2.2 動(dòng)物胸廓實(shí)體模型的三維重建18-25
• 2.2.1 數(shù)據(jù)采集18
• 2.2.2 Mimics中胸廓模型的建立18-21
• 2.2.3 胸廓模型的光滑處理及實(shí)體化21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 肋骨與椎體的材料試驗(yàn)26-35
• 3.1 試驗(yàn)方案設(shè)定26-27
• 3.2 試驗(yàn)材料及方法27-31
• 3.2.1 材料制備27-28
• 3.2.2 試驗(yàn)設(shè)備28-29
• 3.2.3 試驗(yàn)方法29-31
• 3.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析31-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 動(dòng)物胸廓模型在生理載荷作用下的數(shù)值模擬35-42
• 4.1 有限元法原理及應(yīng)用35-36
• 4.2 動(dòng)物胸廓三維有限元模型的建立36-38
• 4.2.1 動(dòng)物胸廓三維實(shí)體模型導(dǎo)入ANSYS軟件36
• 4.2.2 模型的單元類型和材料屬性36-37
• 4.2.3 網(wǎng)格劃分37
• 4.2.4 動(dòng)物胸廓模型的連接與裝配37-38
• 4.3 動(dòng)物胸廓三維有限元模型計(jì)算與分析38-41
• 4.4 本章小結(jié)41-42
• 第五章 動(dòng)物胸廓模型在生理載荷作用下的電測(cè)試驗(yàn)研究42-58
• 5.1 電測(cè)試驗(yàn)簡(jiǎn)介42-43
• 5.1.1 電測(cè)試驗(yàn)概述42-43
• 5.1.2 電測(cè)試驗(yàn)方案制定43
• 5.2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法43-49
• 5.2.1 材料制備43-45
• 5.2.2 試驗(yàn)設(shè)備45-47
• 5.2.3 試驗(yàn)方法47-49
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析49-54
• 5.3.1 正常組試驗(yàn)結(jié)果49-51
• 5.3.2 破壞組試驗(yàn)結(jié)果51-53
• 5.3.3 肋間肌對(duì)于胸廓變形的影響53-54
• 5.4 動(dòng)物胸廓數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析54-57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 全文總結(jié)58
• 6.2 展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明63-64
• 致謝64-65

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：262650