過載條件下松質骨力學性能的研究.pdf

1、骨是人體的支架，具有支持、運動和保護功能；松質骨是皮質骨下一種多孔、非均質、各向異性和具有粘彈性的結構，是骨的重要組成部分；松質骨在負載傳輸和能量吸收方面起著十分重要的作用，與皮質骨力學性能不同。目前骨力學研究較多的在皮質骨領域，近年來松質骨報道逐漸增多，但在過載條件下松質骨粘彈特性、棘輪效應等力學性能還需深入研究，其研究對揭示骨力學行為有重要意義。
　　本文以豬股骨遠端處的松質骨為研究對象，通過實驗測試和理論模型預測，研究了單軸

2、壓縮載荷下松質骨的蠕變性能和應力率依賴性能。研究發(fā)現(xiàn)，恒定應力水平下，松質骨的蠕變應變隨加載時間的增加先快速增大，之后緩慢增大；隨應力水平的提高，蠕變應變增加，而蠕變柔量減少。應力率對松質骨的壓縮行為有顯著影響，隨著應力率的增加，松質骨的楊氏模量也增加，說明松質骨是一種率相關的非線性粘彈性材料?？紤]到松質骨的非線性粘彈性特征，本文建立了松質骨的蠕變模型和非線性粘彈性本構模型，對不同恒定應力水平下松質骨的蠕變性能和不同應力率下的單軸壓縮性

3、能進行了預測，并將預測結果與實驗結果進行了比較，發(fā)現(xiàn)二者吻合良好。
　　通過不同加載條件下松質骨的棘輪實驗，研究了應力幅值、應力率、平均應力和波峰/波谷保持時間等因素對松質骨棘輪行為的影響。在循環(huán)壓縮棘輪實驗中，發(fā)現(xiàn)棘輪應變和棘輪應變率隨著應力幅值的增加而增加，隨著應力率的增加而減少。相同條件下，無骨髓的松質骨棘輪應變要小于正常松質骨的棘輪應變。同時，從微觀圖像中得出松質骨在不同的深度，其棘輪應變變化基本上是一致的。在循環(huán)拉壓棘輪