發(fā)布時間：2018-05-07 09:46

  本文選題：關(guān)節(jié)軟骨 + 壓縮回彈�。� 參考：《天津理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著社會文明的發(fā)展,健康越來越被人們所追捧,健身運(yùn)動已經(jīng)成為人們生活中的一部分。但是大強(qiáng)度的運(yùn)動很可能在不經(jīng)意間造成軟骨的損傷,尤其是在未經(jīng)完全恢復(fù)的情況下再次運(yùn)動。眾所周知,關(guān)節(jié)軟骨是緩沖關(guān)節(jié)負(fù)載、減小外力與關(guān)節(jié)的接觸應(yīng)力、降低關(guān)節(jié)運(yùn)動時的摩擦、磨損的重要支撐組織�？梢哉f關(guān)節(jié)軟骨的健康是關(guān)節(jié)運(yùn)動的必要條件。因此研究軟骨回彈力學(xué)性質(zhì)有一定的現(xiàn)實意義。在此之前,研究關(guān)節(jié)軟骨的種類有很多,包括關(guān)節(jié)軟骨的拉伸、壓縮、缺損及關(guān)節(jié)軟骨的棘輪效應(yīng)等,但是對關(guān)節(jié)軟骨回彈的研究還未見有相應(yīng)的報道。本文主要是想探究:1.利用先進(jìn)的非接觸式拉壓機(jī),通過不同的加載方式進(jìn)行實驗。而后結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)及后處理的相關(guān)技術(shù)來研究對不同加載載荷及時間對關(guān)節(jié)軟骨回彈力學(xué)性能的影響。2.基于關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部的纖維結(jié)構(gòu)及它的固—液二相性,結(jié)合以前實驗得出的一些參數(shù),運(yùn)用ABAQUS有限元分析軟件對關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行簡化建模,模擬出關(guān)節(jié)軟骨在不同載荷、不同持續(xù)壓縮時間下的回彈仿真,然后得出關(guān)節(jié)軟骨回彈仿真的相關(guān)力學(xué)性能。3.結(jié)合非線性粘彈性材料的本構(gòu)模型,預(yù)測回彈規(guī)律,并與實驗仿真結(jié)果相對比,得出較準(zhǔn)確的結(jié)論。結(jié)果顯示在不同載荷不同壓縮時間下不同層區(qū)的軟骨回彈性能是不盡相同的,但是回彈的趨勢是有可比性的�；貜棔r軟骨淺表層回彈的應(yīng)變變化最快,深層區(qū)最小,各層區(qū)應(yīng)變分別從20%、10%、6%左右降到3%所用的時間相似;回彈時間越長,軟骨不同層區(qū)回彈的應(yīng)變變化越緩慢,但最終各層區(qū)應(yīng)變均會小于1%。相同層區(qū)不同壓縮載荷作用下,在回彈初期,載荷越大,軟骨回彈應(yīng)變變化越快;在回彈后期,載荷越小,回彈應(yīng)變變化越快。最終載荷小的更接近壓縮前的狀態(tài)。相同層區(qū)不同持續(xù)壓縮時間和載荷的影響相似。另外在關(guān)節(jié)軟骨的有限元仿真中也對軟骨回彈仿真進(jìn)行了和實驗相同的加載方式。從對比結(jié)果來看:仿真結(jié)果和實驗結(jié)果及理論推導(dǎo)得出了比較吻合的變化趨勢。說明了本次研究具有一定的參考意義。結(jié)果表明軟骨各個層區(qū)回彈狀況與其各層區(qū)的結(jié)構(gòu)是具有相關(guān)性的。從數(shù)據(jù)上看,關(guān)節(jié)軟骨90%左右的回彈主要集中在前十五分鐘左右。關(guān)節(jié)軟骨不同層區(qū)的力學(xué)回彈性能與其加載載荷和加載持續(xù)時間都有密切的相關(guān)性。且壓縮時間和壓縮載荷具有相似的影響效果。載荷和壓縮時間的增加都會對回彈產(chǎn)生不利的影響。從回彈后期數(shù)據(jù)說明經(jīng)過一定的時間基本能回彈到壓縮前的狀態(tài)。
[Abstract]:With the development of social civilization, health is more and more sought after, fitness has become a part of people's life. But heavy exercise is likely to cause cartilage damage inadvertently, especially if it is not fully recovered. As we all know, articular cartilage is an important supporting tissue to buffer joint load, reduce contact stress between external force and joint, and reduce friction and wear during joint motion. It can be said that the health of articular cartilage is a necessary condition for joint movement. Therefore, it is of practical significance to study the mechanical properties of cartilage springback. Before this, there are many kinds of articular cartilage, including articular cartilage stretching, compression, defect and articular cartilage ratchet effect, but the research on articular cartilage springback has not been reported. The main purpose of this paper is to explore 1: 1. Using advanced non-contact drawing press, the experiment is carried out through different loading methods. Then the effects of different loading loads and time on the springback mechanical properties of articular cartilage were studied by combining digital image correlation and post-processing techniques. Based on the fiber structure of articular cartilage and its solid-liquid biphase, combined with some parameters obtained from previous experiments, the simplified modeling of articular cartilage was carried out by using ABAQUS finite element analysis software, and the different loads of articular cartilage were simulated. The springback simulation of articular cartilage with different sustained compression time was carried out, and the related mechanical properties of the springback simulation of articular cartilage were obtained. 3. Combined with the constitutive model of nonlinear viscoelastic materials, the springback law is predicted, and compared with the experimental results, a more accurate conclusion is obtained. The results show that the springback performance of cartilage in different layers is different under different loading and compression time, but the trend of springback is comparable. When springback occurs, the strain of the shallow surface of cartilage changes fastest, and that of the deep layer is the smallest, and the strain of each layer decreases from 106% to 3% respectively, and the longer the springback time is, the slower the strain changes in the different layers of cartilage. But the strain of each layer will be less than 1. Under the action of different compression loads in the same layer, in the initial springback stage, the greater the load, the faster the springback strain changes, and the smaller the load is, the faster the springback strain changes at the later springback stage. The final load is smaller and closer to the state before compression. The effect of different sustained compression time and load on the same layer is similar. In addition, in the finite element simulation of articular cartilage, the springback simulation of cartilage is carried out in the same way as the experiment. From the comparison results, the simulation results and experimental results, as well as theoretical derivation, show that the variation trend is consistent. It shows that this study has certain reference significance. The results show that the springback of each layer of cartilage is related to the structure of each layer of cartilage. From the data, articular cartilage about 90% of the rebound mainly concentrated in the first 15 minutes or so. The mechanical resilience of different layers of articular cartilage is closely related to the loading load and loading duration. The compression time and the compression load have similar effect. The increase of load and compression time will have a negative effect on springback. From the springback data show that after a certain period of time can basically rebound to the state before compression.
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：R873;R318.01

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李德達(dá),李世民,尚天裕;關(guān)節(jié)軟骨愈合和再生研究的現(xiàn)代進(jìn)展(一)[J];中國骨傷;2001年08期

2 王序全;轉(zhuǎn)化生長因子-β與關(guān)節(jié)軟骨[J];重慶醫(yī)學(xué);2005年07期

3 劉玉剛;初同偉;周躍;錢奕明;付建軍;;幼年新西蘭白兔損傷關(guān)節(jié)軟骨再生相關(guān)基因的鑒定與分析[J];重慶醫(yī)學(xué);2008年10期

4 王祖玉;蔣青;;運(yùn)動對關(guān)節(jié)軟骨的影響[J];中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志;2009年06期

5 吳幾愷;張均一;謝絳利;李振宇;;6—8 關(guān)于關(guān)節(jié)軟骨力學(xué)性質(zhì)的研究[J];醫(yī)學(xué)物理;1987年Z1期

6 解志杰,許建中;關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)和代謝與年齡相關(guān)的變化[J];中華老年醫(yī)學(xué)雜志;2000年05期

7 李德達(dá),李世民,尚天裕;關(guān)節(jié)軟骨愈合和再生研究的現(xiàn)代進(jìn)展(二)[J];中國骨傷;2001年09期

8 孟維春,董啟榕;關(guān)節(jié)軟骨壓縮特性的實驗研究[J];醫(yī)用生物力學(xué);2003年01期

9 張洪斌;關(guān)節(jié)軟骨的損傷與修復(fù)[J];中國臨床康復(fù);2004年02期

10 朱寶林,亓建洪,于連祥;關(guān)節(jié)軟骨磁共振研究進(jìn)展[J];泰山醫(yī)學(xué)院學(xué)報;2004年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 胡聲宇;左汝鐸;錢玲玲;王克寧;;關(guān)節(jié)軟骨的立體結(jié)構(gòu)研究[A];2002年第9屆全國運(yùn)動醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2002年

2 孟令圖;易桂蓮;馬連華;;關(guān)節(jié)軟骨三相模型的數(shù)值模擬[A];北京力學(xué)會第17屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 王志鋼;馬信龍;;失應(yīng)力條件后恢復(fù)應(yīng)力作用下關(guān)節(jié)軟骨的變化特點(diǎn)[A];第十三屆全國中西醫(yī)結(jié)合骨傷科學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

4 高麗蘭;張春秋;史津平;;關(guān)節(jié)軟骨的非線性粘彈性松弛模型[A];第十屆全國生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十二屆全國生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2012年

5 鮑巖;張春秋;劉海英;李江;張述卿;;壓縮載荷下關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)區(qū)機(jī)械力學(xué)特性的研究[A];第十屆全國生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十二屆全國生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2012年

6 許可;馬信龍;;失應(yīng)力條件下關(guān)節(jié)軟骨的變化特點(diǎn)[A];第十三屆全國中西醫(yī)結(jié)合骨傷科學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2005年

7 劉玉剛;初同偉;;應(yīng)用抑制性差減雜交技術(shù)克隆幼年兔損傷關(guān)節(jié)軟骨再生相關(guān)基因[A];第七屆全國創(chuàng)傷學(xué)術(shù)會議暨2009海峽兩岸創(chuàng)傷醫(yī)學(xué)論壇論文匯編[C];2009年

8 張文光;邱郡;王成燾;;關(guān)節(jié)軟骨及其仿生設(shè)計[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2004年

9 邢時通;王丹;石麒麟;武中慶;鐘建明;;平衡消腫灌洗液對關(guān)節(jié)軟骨影響的實驗研究[A];2007年浙江省醫(yī)學(xué)會骨科學(xué)學(xué)術(shù)會議暨浙江省抗癌協(xié)會骨軟腫瘤學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2007年

10 肖朋朋;高麗蘭;門玉濤;張春秋;;關(guān)節(jié)軟骨在滑動載荷作用下力學(xué)行為的模擬[A];第十屆全國生物力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十二屆全國生物流變學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要匯編[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 專家：北京體育大學(xué)運(yùn)動人體科學(xué)學(xué)院教授 張一民 記者 李鵬;長時間玩手機(jī)磨平關(guān)節(jié)軟骨？[N];北京科技報;2012年

2 北京大學(xué)人民醫(yī)院關(guān)節(jié)病診療研究中心 李儒軍 林劍浩;關(guān)節(jié)軟骨 拿什么修復(fù)你[N];健康報;2014年

3 衣曉峰 靳萬慶;半月板損傷易使關(guān)節(jié)軟骨“遭殃”[N];中國中醫(yī)藥報;2006年

4 呂偉 衣曉峰;半月板損傷 關(guān)節(jié)軟骨“遭殃”[N];健康報;2006年

5 錢毅;個體化人工關(guān)節(jié)軟骨用于臨床[N];中國醫(yī)藥報;2002年

6 本報記者 吳玲娟;快給關(guān)節(jié)軟骨“減負(fù)”[N];保健時報;2005年

7 仇逸 陳祖亮;上海組織器官復(fù)制研究國際領(lǐng)先[N];中國醫(yī)藥報;2001年

8 艾平;服天然骨膠可防關(guān)節(jié)炎致殘[N];大眾科技報;2000年

9 黃遂柱;半月板損傷 關(guān)節(jié)軟骨“遭殃”[N];家庭醫(yī)生報;2006年

10 顧德寧;“好好休息”有利于早日康復(fù)嗎[N];新華日報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 羅自維;力生長因子參與兔關(guān)節(jié)軟骨原位再生修復(fù)的實驗研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 陳凱;仿生關(guān)節(jié)軟骨的生物力學(xué)特性及其生物摩擦學(xué)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

3 楊朝湘;豬膝骨性關(guān)節(jié)炎模型的3.0T磁共振T1ρ和T2 mapping成像研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

4 張哲;優(yōu)化遞送FGF2促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)的基礎(chǔ)研究[D];北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院;2015年

5 李佳;補(bǔ)腎中藥調(diào)控骨髓間充質(zhì)細(xì)胞BMP2/BMP4信號通路防治關(guān)節(jié)軟骨退變的機(jī)制[D];遼寧中醫(yī)藥大學(xué);2015年

6 冬冬;膝骨關(guān)節(jié)炎MRI半定量評估及軟骨T2 mapping、T1ρ定量成像的應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2016年

7 孫安玉;關(guān)節(jié)軟骨生物力學(xué)特性的超聲測量方法研究[D];浙江大學(xué);2015年

8 包家鵬;Vaspin在骨性關(guān)節(jié)炎中的作用及其機(jī)制研究[D];浙江大學(xué);2016年

9 黃愷;脫氫表雄酮對兔骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)學(xué)改善作用機(jī)制的研究[D];浙江大學(xué);2016年

10 宗敏;基于磁共振多模態(tài)影像監(jiān)測關(guān)節(jié)軟骨變化的定性及定量研究[D];南京醫(yī)科大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王龍韜;滾壓載荷下軟骨傳質(zhì)行為的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 寇博;核磁共振T2-star-mapping成像軟骨定量分析在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎診斷中的臨床應(yīng)用研究[D];寧夏醫(yī)科大學(xué);2015年

3 劉紅杰;健步通絡(luò)熏蒸液對兔膝骨性關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)軟骨影響的實驗研究[D];甘肅中醫(yī)藥大學(xué)(原名：甘肅中醫(yī)學(xué)院);2015年

4 李翱翔;溫度敏感性瞬時受體通道M4在人類膝關(guān)節(jié)軟骨退變中的表達(dá)及意義[D];山西醫(yī)科大學(xué);2015年

5 梁青福;關(guān)節(jié)軟骨下骨缺損植入不同填充物對關(guān)節(jié)軟骨早期組織形態(tài)的影響[D];新疆醫(yī)科大學(xué);2016年

6 賈昊若;上皮生長因子受體信號對維持表層關(guān)節(jié)軟骨及抑制骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的作用[D];石河子大學(xué);2016年

7 金梅;正常踝關(guān)節(jié)軟骨厚度的低場MRI測量研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2016年

8 鐘立森;磁共振成像對基質(zhì)誘導(dǎo)的自體軟骨細(xì)胞移植術(shù)后移植軟骨的臨床和動物實驗研究[D];中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院;2016年

9 楊綠林;核磁共振T2-star-mapping成像軟骨定量分析與γ-glutamyl carboxylase在膝骨性關(guān)節(jié)炎病情評估中的相關(guān)性研究[D];寧夏醫(yī)科大學(xué);2016年

10 徐立巖;制動和PTH對動物關(guān)節(jié)軟骨自我修復(fù)能力的影響研究[D];天津醫(yī)科大學(xué);2016年

，

本文編號：1856433