本文關鍵詞：超彈性材料參數的測定及在微管吸吮模型中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,常用于微管吸吮實驗分析的力學模型主要有半無限體模型和球模型,為了驗證李永勝等人推導的球模型的彈性近似解的合理性,本文選取110甲基乙烯基硅橡膠材料來對微管吸吮實驗模型公式進行實驗驗證。材料選定后,首先將該材料制成圓柱體試件,應用INSTRON5544材料拉伸試驗機對圓柱體試件進行了單軸壓縮的力學特性測試。然后將實驗數據代入近似本構關系表達式中,該近似本構關系是本文根據已有的三種模型的應變能密度函數,即Neo-Hookea模型、Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型,采用泰勒級數展開的辦法求得。結合實驗數據與近似本構關系,應用origin軟件進行非線性擬合處理,得到了分別用上述三種本構模型描述該材料時的力學性能參數,擬合所求得名義應力-應變曲線與實驗曲線吻合較好。 為了驗證材料參數的合理性,應用ABAQUS有限元軟件進行了模擬分析。包括：用軸對稱單元建立模型,用擬合所得材料參數表示該超彈性材料的材料屬性,邊界條件與單軸壓縮實驗時保持一致,最后將模擬所得名義應力-應變關系與實驗數據進行比較,以驗證Neo-Hookea模型、Mooney-Rivilin模型和Yeoh模型的材料參數的合理性。 用該材料制作了不同直徑的實心小球試件,模擬微管吸吮實驗過程,用外徑12mm、內徑10mm的鋼管對小球試件進行吸吮實驗。實驗中,用手動試壓泵施加壓力,激光位移傳感器測量小球的吸入長度,并通過DHVTC振動測試系統(tǒng)觀察并記錄施加不同壓力下的位移信號圖像。由于DHVTC振動測試系統(tǒng)輸出的是電壓信號,因此需要按照標定公式將實驗數據轉換成相應的力與位移。 在用吸吮模型公式進行計算時,先用實驗所得應力-應變曲線求出該材料的彈性模量,然后將其代入微管吸吮實驗的彈性近似解方程中,通過計算求得微管吸吮實驗的力-位移的近似解。最后,將實驗數據與近似解進行比較,結果吻合較好。這表明微管吸吮球模型的彈性近似解一定程度上是精確可靠的,我們可用它來對細胞的微管吸吮進行較精確的彈性分析。
【關鍵詞】：110甲基乙烯基硅橡膠 應變能密度函數 超彈性 微管吸吮實驗 有限元分析
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 微管吸吮技術及實驗系統(tǒng)10-14
• 1.2.1 微管吸吮的應用10-11
• 1.2.2 微管吸吮系統(tǒng)11-14
• 1.3 有限元法在微管吸吮技術中的應用14-15
• 1.4 本文的主要工作和意義15-17
• 1.4.1 本文的研究目的和意義15
• 1.4.2 本文的主要工作15-17
• 第二章 超彈性材料參數的測定17-29
• 2.1 硅橡膠類材料的概述17
• 2.2 橡膠類材料的本構模型17-20
• 2.2.1 Neo-Hookea的本構模型17-18
• 2.2.2 Mooney-Rivlin的本構模型18-19
• 2.2.3 Yeoh應變能函數19
• 2.2.4 Ogden應變能函數19-20
• 2.3 硅橡膠材料的壓縮實驗20-23
• 2.3.1 INSTRON5544試驗機的簡介及標定20-22
• 2.3.2 實驗材料22
• 2.3.3 實驗方法22-23
• 2.4 硅橡膠材料壓縮實驗的數據處理與結果分析23-29
• 2.4.1 硅橡膠材料壓縮實驗的數據處理23-24
• 2.4.2 本構關系的理論推導24-26
• 2.4.3 硅橡膠材料壓縮實驗的結論26-28
• 2.4.4 誤差分析28-29
• 第三章 通過有限元模擬驗證材料參數的合理性29-41
• 3.1 摩擦系數的測量29-31
• 3.1.1 測量方法29-30
• 3.1.2 測量原理30
• 3.1.3 誤差分析30-31
• 3.2 硅橡膠材料壓縮的有限元模擬31-32
• 3.2.1 模型的創(chuàng)建31-32
• 3.2.2 網格劃分與分析計算32
• 3.3 結論與分析32-41
• 3.3.1 模擬結果與擬合結果32-39
• 3.3.2 結論與分析39-41
• 第四章 超彈性材料在微管吸吮實驗中的應用41-57
• 4.1 宏觀模擬微管吸吮實驗41-44
• 4.1.1 實驗設備41-43
• 4.1.2 連接實驗裝置43
• 4.1.3 檢查裝置的密封性43-44
• 4.2 宏觀模擬微管吸吮實驗44-47
• 4.2.1 負壓系統(tǒng)44
• 4.2.2 宏觀模擬實驗44-47
• 4.3 數據處理與結果分析47-56
• 4.3.1 最小二乘法原理及計算47-48
• 4.3.2 線彈性數據處理48-52
• 4.3.3 結論分析52-55
• 4.3.4 誤差分析55-56
• 4.4 本章小結56-57
• 第五章 總結與展望57-59
• 5.1 工作總結57-58
• 5.2 工作展望58-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-65
• 碩士期間發(fā)表的學術論文65

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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  本文關鍵詞：超彈性材料參數的測定及在微管吸吮模型中的應用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：366631