本文關鍵詞：一種骨小管中液體流動產生的流量及切應力模型

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【摘要】：骨組織受力變形后其內部液體就會流動,同時在其微觀結構——骨單元壁中擴散,并進一步產生一系列與骨液流動相關的物理效應,如流體剪切應力、流動電位等,這些物理效應被細胞感知并做出破骨或成骨等反應,來使骨適應外部載荷環(huán)境.鑒于骨組織產生的內部液體流動很難實驗測定,理論模擬是目前的主要研究手段.基于骨單元的多孔彈性性質建立了骨小管內部液體的流動模型,該模型將骨單元所受的外部載荷與骨小管內部液體的壓力、流速、流量和切應力聯系起來,并進一步可以研究其力傳導與力電傳導機制.骨小管模型的建立分別基于中空和考慮哈弗液體的骨單元模型,并考慮了骨單元外壁的彈性約束和剛性位移約束兩種邊界條件.最終得到骨單元在外部軸向載荷作用下,骨小管內部液體的流量及流體切應力的解析解.結果表明:骨小管中的液體流量與流體切應力都正比于應變載荷幅值和頻率,并由載荷的應變率決定.因此應變率可以作為控制流量和流體切應力的一種生理載荷因素.流量隨著骨小管半徑的增大而非線性增大,而流體切應力則隨著骨小管半徑的增大而線性增大.此外,在相同的載荷下,含哈弗液體的骨單元的模型中,骨小管中液體的流量和切應力均大于中空骨單元模型.
【作者單位】： 太原理工大學力學學院材料強度與結構沖擊山西省重點實驗室;
【關鍵詞】： 骨小管 流量 流體切應力 多孔彈性 骨單元
【基金】：國家自然科學基金(11302143,11572213,11632013) 山西自然科學基金(2014021013) 山西省高等學校創(chuàng)新人才支持計劃(143230146-S) 山西省高等學�？萍紕�(chuàng)新項目(2014116) 大連理工大學精細化工國家重點實驗室開放課題基金(KF1511)資助項目
【分類號】：R68;R318.01
【正文快照】： 2016 02 06收稿,2016 05 11錄用,2016 05 18網絡版發(fā)表.引用格式:武曉剛,于緯倫,王兆偉,王寧寧,岑海鵬,王艷芹,陳維毅.一種骨小管中液體流動產生的流量及切應力模型.力學學報,2016,48(5):1208-1216Wu Xiaogang,Yu Weilun,Wang Zhaowei,Wang Ningning,Cen Haipeng,Wang Y

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本文編號：962379