關(guān)節(jié)軟骨位于關(guān)節(jié)與骨頭之間，依靠自身特殊的結(jié)構(gòu)組成在膝關(guān)節(jié)活動(dòng)中起著緩沖摩擦、傳遞載荷的作用。由于所處的生理部位力學(xué)環(huán)境復(fù)雜，軟骨易損傷且難修復(fù)，其功能是否正常直接影響著人的行走活動(dòng)，一旦損傷將會(huì)給人類生活帶來不便，因此對(duì)其力學(xué)性能的研究極具重要意義。本研究對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，并結(jié)合理論模型預(yù)測(cè)、有限元仿真分析了關(guān)節(jié)軟骨不同層區(qū)的力學(xué)性能。本文對(duì)壓縮作用下的關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行了蠕變和加載率力學(xué)行為測(cè)試，并結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)對(duì)圖像的處理，考察了恒定應(yīng)力水平下軟骨不同層區(qū)的應(yīng)變值隨時(shí)間的變化和不同層區(qū)的率相關(guān)性能，得到了關(guān)節(jié)軟骨的宏觀和微觀力學(xué)性能。結(jié)果表明軟骨不同層區(qū)的力學(xué)性能存在明顯的差異，且力學(xué)性能具有率相關(guān)性，在受到壓縮應(yīng)力作用時(shí)，淺表層的應(yīng)變變化最大，深層區(qū)最小，中間層介于兩者之間，并且這些力學(xué)行為均與其組成結(jié)構(gòu)密不可分。建立了關(guān)節(jié)軟骨的蠕變和松弛本構(gòu)模型來預(yù)測(cè)軟骨的力學(xué)行為，并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。基于纖維增強(qiáng)多孔彈性模型建立了關(guān)節(jié)軟骨的有限元模型并對(duì)加載率下的力學(xué)性能進(jìn)行了仿真。該模型考慮了固液兩相材料，并通過在單元節(jié)點(diǎn)中連接彈簧... 

【文章來源】：天津理工大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：52 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

壓縮測(cè)試示意圖

實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也是不同的。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)測(cè)試不在僅僅停留在其整體性能，越來越多的學(xué)者開始運(yùn)用新方法和設(shè)備來測(cè)試關(guān)節(jié)軟骨中的微觀力學(xué)性能分和微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能在軟骨中的分布均得以研究，使人們對(duì)軟骨力學(xué)性能加全面。2002 年 Wang 等人[10]采用利用自動(dòng)測(cè)量二維應(yīng)變場(chǎng)的方法來測(cè)試軟骨學(xué)性能，該方法主要是將視頻顯微鏡、數(shù)字圖像相關(guān)法官以交叉驗(yàn)證技術(shù)結(jié)合。通過對(duì)牛軟骨非圍限壓縮實(shí)驗(yàn)，獲得了非圍限壓縮下未成年牛腕掌關(guān)節(jié)軟骨應(yīng)變場(chǎng)特征，同時(shí)發(fā)現(xiàn)彈性模量和泊松比是依深度變化的，且在淺表層最小。泊松比隨壓縮應(yīng)變的增大而減小，當(dāng)壓縮 25%時(shí)，泊松比在軟骨表面對(duì)值圖 1-2 為應(yīng)變場(chǎng)分布圖。

圖 1-3 激光掃描顯微鏡拍攝的圖像的實(shí)驗(yàn)研究起步要晚很多年。1989 年李振宇等年人的股骨關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行了拉伸實(shí)驗(yàn)，得到了990 年馬洪順等[15]對(duì)股骨頭關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行蠕變應(yīng)變曲線和蠕變實(shí)驗(yàn)曲線。1994 年初日德等999 年翁習(xí)生等[17]對(duì)人的髕骨軟骨進(jìn)行了蠕變和時(shí)間曲線，并提出軟骨的粘彈性和反饋機(jī)制鮮的人膝關(guān)節(jié)軟骨做了壓縮下的蠕變測(cè)試，得003 年孟廣偉等[19]對(duì)人新鮮髖骨軟骨進(jìn)行了測(cè)拉伸，得到了軟骨的伸長(zhǎng)比、張應(yīng)力、應(yīng)變的松弛為對(duì)數(shù)關(guān)系。2004 年曾衍鈞等[20]對(duì)股骨常的、病態(tài)的軟骨進(jìn)行了單軸蠕變和松弛實(shí)驗(yàn)等[21]人使用數(shù)字圖像相關(guān)法在非圍限壓縮條件行了研究，發(fā)現(xiàn)非均勻的松弛模量隨軟骨深度同松弛時(shí)間表層區(qū)與深層區(qū)相差 5 倍�？梢钥丛诩值囊恍└咝＃芯空咭脖容^少，且大部

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：2908934