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AZ31镁合金孪生行为的EBSD研究
利用扫描电子显微镜中的电子背散射花样(Electron Backscattering Diffraction,简称EBSD)自动分析技术,研究了AZ31变形镁合金在室温和150℃下,沿ND和TD不同压缩轴的压缩变形及孪生行为产生的难易程度.分析得出150℃拉伸孪晶{10-12}将发生于基面法向垂直于压缩轴的晶粒.针对EBSD技术对微区晶粒取向和晶体孪生行为研究的独特优势及镁合金EBSD样品制备的难度进行了讨论.
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人体颈部和腰部脊柱节段压缩生物力学性能研究
目的 获得颈部脊柱节段和腰部脊柱节段的生物力学参数,为力学环境中人体脊柱安全性评价及防护系统的设计提供依据.方法 分别对6例人体颈部脊柱节段和4例腰部脊柱节段进行压缩力学实验,获得整体节段的压力和变形关系曲线,通过分析得出整体节段的屈服压力、屈服变形和刚度等生物力学参数.结果 颈椎节段的平均屈服压力为2 267 N,平均屈服变形为12.6 mm,平均刚度系数为303.07 N/mm;腰椎节段的平均屈服压力为5 276 N,平均屈服变形为13.25 mm,平均刚度系数为633.52 N/mm.结论 腰部脊柱节段发生屈服破坏时的平均压力达到颈部脊柱节段的2倍以上,而平均屈服变形相当.
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基于Kawakita方程的多元药物粉体直压特性的理论预测模型
应用Kawakita粉体压缩方程,建立了适用于多种成分和不同质量百分比的药物粉体混合物压缩特性的通用理论预测模型.分别对乳糖、淀粉和微晶纤维素3种常用辅料进行了单向圆片直压实验,并求得相应辅料的Kawakita方程参数.对含有不同质量百分比的乳糖、淀粉、微晶纤维素和硬脂富马酸钠5种药物粉体混合物进行了单向圆片直压实验,得到了混合物密度随压力的变化规律和Kawakita方程曲线.后将理论预测模型结果与实验结果进行对比.结果表明,不同比例混合物密度的误差绝对值在5％内,Kawakita曲线纵坐标误差绝对值均保持在4.6％内,验证了该理论模型能够用于预测多元药物粉体直压特性.
关键词： Kawakita方程 压缩模型 粉体压缩 辅料 压缩实验 -
基于Composite Femur三维有限元股骨模型的建立及实验验证
背景:随着计算机技术的发展,三维有限元分析越来越多地应用于骨骼生物力学的研究,股骨作为人体大粗的长骨具有典型生理意义,其生物力学问题需要深入研究.目的:建立长管状骨的有限元分析模型,并通过力学实验验证有关参数.方法:通过CT扫描3rd generation composite femurs,获得连续断层图片,导入MIMICS医学建模软件生成实体模型后,应用通用有限元分析软件进行网格划分、材料属性赋值生成有限元模型,约束边界条件,模拟受力状态进行加载,得出有限元模型上的应力与应变结果,并与实测实验结果对比.结果与结论:股骨有限元生成节点数为52 772,单元格为45 127,进行股骨干单向压缩实验仿真,有限元模型相对位移与验证实验和实验计算结果一致性良好.提示用MIMICS建立的股骨模型,在Ansys下进行有限元分析,得到的结果与生物力学基本吻合,说明建立的股骨模型是可靠的.
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基于CT图像的长管骨有限元材料属性研究及实验验证
目的 探讨经酒精处理的新鲜人体长管骨个性化材料属性定义的方法,以及骨骼材料数目对有限元结果的影响.方法 利用断层扫描CT图片,在Mimics中建立股骨干三维实体模型,然后导人Hypermesh中分割成皮质骨、松质骨以及骨髓；根据相关经验公式分别赋于皮质骨和松质骨的材料参数,设置5组材料数目的不同仿真组；在Abaqus中进行线弹性阶段的压缩实验仿真,并进行体外验证实验.结果 端部位移在0～1 mm时,松质骨材料数目为1种,皮质骨材料数目大于10种的整体力-位移有限元仿真结果与实测数据平均相对误差在10％左右；骨干的测量点变形量的有限元结果与实测数据相对误差为14.6％.在小位移下0～0.5 mm时,1种皮质骨材料的整体力-位移的仿真结果与实测数据误差为2.83％.结论 (1)利用CT图片灰度值,可以精确定义骨骼各成份的材料属性；(2)皮质骨材料数目设定对有限元仿真结果影响较大,将皮质骨设定10种即可满足有限元分析需要；(3)小变形时,1种材料的皮质骨就能满足分析要求.
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基于表观压缩实验与有限元分析相结合的骨微观力学性能参数预测方法的研究
骨表观力学性能参数常被用来评定骨质量,而微观力学性能参数由于难以测得尚未被广泛应用.为从微观水平评判骨质量,本研究提出一种骨微观力学性能参数的预测方法.该方法以大鼠股骨皮质骨为研究对象,预测其在微观水平的失效应变.首先依据扫描影像建立大鼠股骨皮质骨有限元模型,然后以表观压缩实验为研究依据,模仿实验条件,模拟皮质骨有限元模型在压缩载荷作用下的断裂过程,并通过与实验所测表观应力-应变曲线进行对比、反演,预测出大鼠股骨皮质骨在微观水平的失效应变.分析结果显示四只7月龄大鼠股骨皮质骨的微观失效应变数值处于4.53%～4.75%之间.经验证,本方法能够准确预测出骨结构在微观水平的力学性能参数.
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颈椎后路手术Mayfield头架固定颅骨耐受压力和拉力的实验研究
目的 测试模拟手术中安置Maytleld头架固定头部,在标准固定位置(距离耳廓上缘2.5 cm)和固定磅数(60磅)时Mayileld头架固定颅骨的稳定性,从而为Mayfield头架固定系统在颈椎后路手术的应用提供依据.方法 模拟术中头部承受压力和术前、术中行手法牵拉复位两种情况,分别测定Mayileld头架在标准固定位置和固定磅数时,压缩,拉伸受力的情况,得出压缩/拉伸受力与位移的曲线以及大位移时受力大小.结果 Mayfield头架固定系统在尸头上模拟手术中应用测得,在受力后移动3 mm状态下能承受的大平均压力为63.71 N,大平均拉伸力83.21 N.结论 在颈椎后路手术的体位摆放中,Maytleld头架在标准固定位置和固定磅数固定头部,去除头部重力(一般为35.28 N),完成颈椎后路手术的一般操作压力不超过28.43 N,即3 kg,牵引复位力量不超过47.93 N,即5 kg,都不会影响Mayileld头架固定头部的稳定性.
关键词： 颈椎手术 俯卧位 MAYFIELD头架 压缩实验 拉伸实验 -
山羊颞下颌关节盘胶原构筑和生物力学性能研究
目的：???为工程化颞下颌关节盘组织建立客观的生物力学标准。方法???从4只健康1月龄山羊头中完整分离8个颞下颌关节盘，用直径3?mm的冲子在前、中、后带取圆柱状试样，预处理压缩速度为0.025?mm·s-1，结束条件为大载荷小于4.9?N，压缩位移1.5?mm，循环3次，在预处理基础上完成压缩实验，获取各区带的应力应变关系图和弹性模量值。扫描电子显微镜和偏振光显微镜观察各区带的超微结构和胶原纤维走向。结果???1）关节盘组织的生理应变范围在10%以内，关节盘组织的拟线性本构方程可以用多项式y=ax+bx2+cx3进行拟合。2）关节盘中间带的弹性模量值大，其与前带和后带均有统计学差异（P<0.05），前带与后带之间无统计学差异（P=0.361）。3）颞下颌关节盘内部呈现环形胶原网状结构，中间带胶原排列致密，呈前后向排列；前带和后带主要呈内外走向，伴有前后方向的纤维。结论???环形胶原网状结构是山羊颞下颌关节盘抗力性能的基础，中间带抗压性能高于前带和后带。
