【摘要】：關(guān)節(jié)軟骨是一種粘彈性、非線性的結(jié)締組織。其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及組成決定了其本身獨(dú)特的力學(xué)特性。關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性能受到廣泛關(guān)注，詳細(xì)進(jìn)行軟骨的力學(xué)性能測(cè)試有重要意義，因?yàn)檫@有助于揭示軟骨組織新陳代謝的機(jī)理，還可以為臨床軟骨疾病的治療和軟骨缺損修復(fù)等方面提供重要依據(jù)，進(jìn)而促進(jìn)臨床軟骨疾病研究的發(fā)展。因此本文以關(guān)節(jié)軟骨為研究對(duì)象，借助自行設(shè)計(jì)研究的加載裝置、有限元仿真技術(shù)、Solidworks建模軟件及數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)，綜合生物力學(xué)和工程學(xué)理論，揭示其在常規(guī)工作環(huán)境中各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)的變化及規(guī)律。 為了對(duì)關(guān)節(jié)軟骨這種復(fù)雜的生物組織的力學(xué)性能進(jìn)行全面揭示，文章中的研究方法采用當(dāng)前較先進(jìn)的數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在體外提供近似于體內(nèi)的環(huán)境，用實(shí)驗(yàn)室研制的加載裝置和夾具分別對(duì)新鮮軟骨進(jìn)行壓縮、滑動(dòng)和滾動(dòng)加載，實(shí)驗(yàn)中采取有效措施避免邊界問題的影響，在軟骨表面嵌入納米顆粒制斑以便標(biāo)記，從宏觀和微觀的角度分析其受載過程中整體及各層區(qū)應(yīng)力應(yīng)變的變化。同時(shí)運(yùn)用ANSYS仿真軟件對(duì)壓縮和滑動(dòng)加載進(jìn)行仿真，從理論和實(shí)踐兩方面闡述結(jié)果。 研究表明，關(guān)節(jié)軟骨在直接壓縮、滑動(dòng)加載和滾動(dòng)加載條件下呈現(xiàn)出不同的力學(xué)特性，其應(yīng)力應(yīng)變值和變化趨勢(shì)隨壓縮量、加載速度的不同而變化；由于其結(jié)構(gòu)組成的特殊性，不同層間的力學(xué)性質(zhì)存在較大差異，其中表層變化最明顯，中間層次之，深層最穩(wěn)定。另外，軟骨在活體內(nèi)所受載荷是連續(xù)的，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)多次加載過程中應(yīng)變值整體呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，這是軟骨中水分轉(zhuǎn)移和組織變形的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真分析的結(jié)果相符，使得理論和實(shí)踐得以統(tǒng)一，共同研究了關(guān)節(jié)軟骨受載荷下的獨(dú)特力學(xué)性能。 研究中采用的方法和工具可在后續(xù)相關(guān)研究作為參考，結(jié)論中提供的信息可為關(guān)節(jié)軟骨臨床疾病及運(yùn)動(dòng)保健的研究提供依據(jù)，，有助于軟骨力生物學(xué)的發(fā)展。
【圖文】：

圖 1-1 關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)示意圖關(guān)節(jié)軟骨特殊的結(jié)構(gòu)特征和獨(dú)特的力學(xué)功用，多年來，廣大的國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用各種點(diǎn)，以及兩者之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，力在規(guī)律和結(jié)論，并取得了不朽的成就。下面一標(biāo)準(zhǔn)，特別是科學(xué)研究中，更需要各種到結(jié)論。在對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)不計(jì)其數(shù)的實(shí)驗(yàn)，大致分為以下幾種：

a. 非約束壓縮試驗(yàn) b. 圍限壓縮試驗(yàn)圖 1-3 壓縮試驗(yàn)示意圖圖 1-4 壓痕試驗(yàn)示意圖加載試驗(yàn)加載試驗(yàn)是在充分展現(xiàn)軟骨膨脹行為的基礎(chǔ)上，表征材料力學(xué)參寸很小的軟骨，無法采用普通的力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量其力學(xué)性能，故常代拉壓試驗(yàn)來獲得[20]。研究表明，采用滲透加載實(shí)驗(yàn)獲得的單軸
【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】：2012
【分類號(hào)】：R318.01

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫艷玲;趙東;高繼河;;數(shù)字散斑相關(guān)方法在木材斷裂力學(xué)上的應(yīng)用分析[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年S1期

2 張均一,謝絳利,吳幾愷,付妍;關(guān)節(jié)軟骨的壓痕試驗(yàn)研究[J];白求恩醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào);1991年04期

3 郭立;邱天;王妙鋒;劉秀娟;李東暉;;基于相位分析的散斑圖像位移測(cè)量算法[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào);2009年02期

4 江澤慧,費(fèi)本華,張東升,馬少鵬;數(shù)字散斑相關(guān)方法在木材科學(xué)中的應(yīng)用及展望[J];中國(guó)工程科學(xué);2003年11期

5 董江峰;于杰;陳維毅;;力學(xué)刺激對(duì)關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)代謝的影響[J];國(guó)際骨科學(xué)雜志;2006年06期

6 孫一翎,李善祥,李景鎮(zhèn);數(shù)字散斑相關(guān)測(cè)量方法的研究與改進(jìn)[J];光子學(xué)報(bào);2001年01期

7 蘇儉生;張志升;劉偉才;付揮;肖云;;數(shù)字圖像相關(guān)法測(cè)量牙科陶瓷材料彈性模量[J];口腔材料器械雜志;2006年03期

8 張軍輝;馮平;蔡增伸;;數(shù)字散斑相關(guān)法應(yīng)用于非接觸應(yīng)變的測(cè)量方法[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2006年09期

9 王懷文,亢一瀾,謝和平;數(shù)字散斑相關(guān)方法與應(yīng)用研究進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;2005年02期

10 王遠(yuǎn)亮,蔡紹皙;生物力學(xué)與骨組織工程[J];力學(xué)進(jìn)展;1999年02期

本文編號(hào)：2582476