摘要：压缩行为是工程材料最为基本的力学性能之一.本文通过简化结构模型分析了各向同性的三维网状高孔率多孔材料在压缩载荷作用下的破坏模式,其中包括单向压缩、双向压缩和三向压缩等三种承载情形.在此基础上,得出了这种多孔体受压破坏源于剪切断裂模式时名义主应力与孔率之间的数理关系.结果表明,该类材料承受压缩载荷时的破坏模式与其材质的种类有关,脆性材质多孔体的孔棱呈拉断破坏模式,而韧性材质多孔体的孔棱则可能出现剪切断裂的破坏模式.对应得出的强度设计判据可为该类材料在这种承载破坏模式下的应用提供参考.

摘要：根据番茄结构特点,以二维问题为研究对象,建立了番茄力学模型。提出了用线性拟合试验数据确定物体刚度的方法。研究了番茄压缩时压缩外力、压缩变形量和皮的应力之间的关系。为设计制造有关各种机械和系统;为预测机械损伤、提高产品质量据提供理论指导。通过试验和番茄力学模型的计算,得出了番茄在压缩情况下,总体变形量与压缩外力以及皮的应力的关系是非线性关系;皮的应力与压缩外力的关系是近似线性关系;面积改变量随压缩外力的增加而呈线性的增加;番茄首先在不受力的表皮破裂。

摘要：为研究压缩载荷下关节软骨溶质的扩散过程及其规律,采用有限元方法,将三相本构方程转化为两相方程,利用传热学模型对压缩载荷作用下的溶质扩散进行计算,分析了动态压缩幅值及频率对溶质扩散的影响,得到了软骨内溶质浓度的分布图及随时间、位置变化的曲线。结果表明:压缩幅值相同时,静态压缩比动态压缩时软骨内部溶质更容易扩散;动态压缩幅值增加时,对溶质扩散有抑制作用;频率增加,有利于软骨各层溶质扩散。

摘要：背景:长久以来关节软骨的力学研究以固相的变形为重心,间质流动的研究相对较少,而间质流动是维持软骨正常力学行为和生理功能的核心机制。目的:研究压缩载荷作用下微缺损关节软骨流体场的变化规律,为软骨损伤力学机制的完善提供理论依据。方法:建立微缺损的纤维增强多孔黏弹性的二维关节软骨数值模型,对压缩载荷作用下间质流动过程进行模拟和参数研究,获得微缺损关节软骨的流体场分布变化规律。结果与结论:压缩载荷下,缺损部位两侧底角处间质液压的增大,会增大此处的承载能力,阻止损伤向深处扩展,而缺损两侧间质液压的减小以及该处间质流动的加快,会促进缺损向两侧扩展;此外由于缺损部位两侧底角处的应力集中处与四周存在间质液压差,会使得缺损部位的间质液以应力集中处为中心向四周流动。此研究结果表明损伤软骨具有自我调节能力,能够延缓损伤加剧。

摘要：背景:前期研究利用低温生物3D打印技术制备了丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,并证明其具有良好的力学性能;研究表明,力学刺激有利于骨骼重塑,并且梯度变化的加载应变有利于成骨细胞和破骨细胞的活化。目的:在压缩应变下,将丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架与软骨细胞共培养,观察细胞增殖变化,并观察丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架修复软骨缺损的效果。方法:采用低温3D打印技术制备丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,检测支架的孔隙率。将第3代小鼠软骨细胞ADTC-5接种于丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上,分别进行静态培养与力学载荷下培养:(1)静态培养:设置空白支架为对照,接种1,3,5,7,10,14d,采用MTT法检测细胞增殖;(2)力学载荷下培养:设置空白支架为对照,接种1 d后,对细胞-支架复合物分别施加0%,1%,5%,10%,15%,20%的压缩应变,持续加载3 d,采用MTT法检测细胞增殖,扫描电镜和苏木精-伊红染色观察支架上的细胞分布、黏附和形态。在新西兰兔双侧膝关节制作直径3.5mm的软骨缺损,左侧植入丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架,右侧不植入材料,术后8周观察修复部位。结果与结论:(1)支架孔隙率为(89.3±3.26)%,有利于细胞附着;(2)静态培养5d后,软骨细胞在复合支架表面增殖良好;(3)施加0%,1%,5%,10%,15%,20%压缩应变组支架上的细胞增殖先升高后降低,其中施加10%压缩应变组细胞增殖效果最显著,施加20%压缩应变组增殖效果最低;(4)扫描电镜可见,施加0%压缩应变组软骨细胞多分布在支架表面有凹凸的地方,细胞形态明显,细胞触角伸展充分;施加10%压缩应变组支架受力接触表面上的软骨细胞极少,甚至没有,支架上首层侧面和内部表面细胞分布较多,细胞形态多为扁平状,触角明显;(5)苏木精-伊红染色显示,施加0%压缩应变组软骨细胞集中分布在支架表面,孔隙中几乎没有细胞;施加10%压缩应变组软骨细胞分布在支架孔隙内;(6)未植入支架的缺损处仍为圆形缺损模型,没有明显修复;植入支架的缺损处出现了类似透明软骨,但与周边缺损软骨没有发生粘连结合,新生的类透明软骨独立存在;(7)结果表明,在10%压缩应变作用下,软骨细胞在丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架上增殖良好;丝素蛋白/Ⅱ型胶原蛋白复合支架可用于修复软骨缺损。

摘要：目的研究软骨在压缩载荷作用下的损伤扩展行为和演变机制。方法采用有限元方法建立微缺损的纤维增强多孔弹性的软骨模型,对压缩载荷作用下损伤演化过程进行模拟和参数研究,获得不同损伤扩展阶段软骨基体和纤维的应力、应变分布规律。结果软骨损伤表层和损伤前沿的应变随压缩量的增大而显著增大,两者呈明显的正相关性;在软骨演化过程中同时存在向深层和左右两侧扩展的趋势;软骨中的裂纹和损伤优先沿着纤维切线方向延伸,随着损伤的加剧,软骨横向扩展度明显快于纵向扩展速度。结论软骨损伤演化过程与纤维的分布有着密切的关系,基质和纤维的损伤相互促进,骨演化速度和程度在不同层区和不同阶段存在变化。研究结果可为软骨创伤性退变的预测及修复提供定性的参考,为临床解释损伤退变病理现象和治疗提供理论依据。

摘要：目的：设计关节软骨的单向压缩实验，观察以中医学柔肝为治法的中药软骨Ⅱ号方对实验性家兔骨关节炎关节软骨生物力学性能的影响并探讨本方的作用机制。方法：按Ｈｕｌｔｈ法建立家兔骨关节炎动物模型，并随机分为正常组、模型组、西药组（维骨力）、中药组（软骨Ⅱ号方）。用环氧树脂塑造与关节软骨表面紧密贴切的顶盖与底座，顶盖用以提供机器加载时的施力作用面并消除因关节软骨表面平坦度的差异所带来的随机误差，底座用以限制标本的滑动。测试前揩干软骨表面水份，用电子游标卡尺测算标本平均厚度为１．０ｍｍ，设定机器的恒定加载形变为０．５ｍｍ，恒定加载时间为２ ｍｉｎ，在ＡＧ－１００ＫＮＡ岛津万能试验机下进行单向压缩实验，同时自动描记形变－载荷曲线。结果：与空白组相比，模型组０．５ｍｍ形变对应的载荷值及硬度值明显降低（Ｐ＜０．０５），与模型组及西药组相比，中药组０．５ｍｍ形变对应的载荷值及硬度值明显升高（Ｐ＜０．０５）。结论：实验设计体现了关节软骨的生物力学性能，软骨Ⅱ号方明显提高了软骨抗压缩载荷的能力，改善了关节软骨的生物力学性能，其机制可能与改善胶原－蛋白多糖的结构有关。

摘要：背景:股骨转子间骨折目前以股骨近端防旋髓内钉为代表的髓内固定为主流手术方案,但术后内固定松动、失效、退钉等现象仍有发生。作者设计了一款新型股骨颈螺旋刀片系统来解决这个问题,通过有限元研究对该系统进行力学分析,来为设计提供理论依据。目的:通过有限元研究对比分析新型股骨颈螺旋刀片系统和股骨近端防旋髓内钉治疗股骨转子间骨折的力学特性。方法:在股骨有限元模型的基础上,根据2018版AO骨折分型原则建立A1.2、A2.2股骨转子间骨折模型,分别采用股骨近端防旋髓内钉和新型股骨颈螺旋刀片系统固定,在股骨头的上方施加700,1400,2100 N的轴向载荷,观察各组模型的最大等效应力和最大变形量,比较分析两种内固定方式的力学特性。结果与结论:①新型股骨颈螺旋刀片系统组在不同压缩载荷作用下,其内固定的最大等效应力均小于股骨近端防旋髓内钉组;②A1.2型骨折模型中,在不同压缩载荷下,新型股骨颈螺旋刀片系统固定下股骨的变形量均小于股骨近端防旋髓内钉组,两者差值的平均值为1.113 mm;A2.2型骨折模型中亦是如此,两者差值的平均值为2.017 mm;③A1.2型骨折模型中,在不同的压缩载荷下,新型股骨颈螺旋刀片系统固定下螺旋刀片的最大变形量均小于股骨近端防旋髓内钉组,两者差值的平均值为1.062 mm;A2.2型骨折模型中亦是如此,两者差值的平均值为1.891 mm;④表明相较于股骨近端防旋髓内钉,新型股骨颈螺旋刀片系统的内固定应力值更小,固定后股骨及内固定的位移值更小,可以更加有效地固定骨折,防止螺旋刀片在股骨颈中退钉或切出。

摘要：本文讨论了双向增强层合板承受剪切载荷使剪切屈曲线栽荷最大的铺层优化分析,文中首先证明了使剪切屈曲裁荷最大的最优结构必定是对称铺设结构,还通过结构的灵敏度分析证明了无论层合板层数是多少其最优铺设角不会超过三个,并说明上述优化问题还可作为单设计变量优化问题处理。

摘要：针对传统机身壁板压剪试验台加载空间为固定尺寸的问题,设计一种新一代机身壁板压剪载荷试验台。它可以根据机身壁板长度调节加载空间,适用于不同长度机身壁板压缩载荷+剪切载荷试验。介绍试验台设计方案,提出试验台核心功能的关键机构设计方法;对试验台进行了功能调试,各关键机构功能正常,满足使用要求。利用试验台对试验假件进行模拟加载,加载过程线性度良好,证明试验台载荷施加方法合理;试验假件应变分布均匀度良好,证明试验台精度满足要求。