損傷軟骨力學(xué)性質(zhì)的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在整個(gè)關(guān)節(jié)中關(guān)節(jié)軟骨所起的作用是極其重要,是使關(guān)節(jié)有減震性能和較小的摩擦力等獨(dú)特性能突出的決定性因素之一。然而,因?yàn)殛P(guān)節(jié)軟骨在生物中所處的特殊位置以及關(guān)節(jié)軟骨的功能作用,其發(fā)生損傷很常見。而且關(guān)節(jié)軟骨的再生能力有限,如果軟骨一旦發(fā)生損傷,其再生將是十分困難的。因此,深入認(rèn)識(shí)軟骨損傷的發(fā)生機(jī)理,判斷軟骨損傷的演變機(jī)制,可以為軟骨修復(fù)提供行之有效的參考。本課題主要從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究兩個(gè)方面研究軟骨的力學(xué)性能,仿真部分主要應(yīng)用大型分析軟件A

2、NSYS10.0建立軟骨模型,利用單元的生死技術(shù)選項(xiàng)殺死部分單元,模擬軟骨的缺失損傷,分析損傷軟骨在受到10％壓縮量的下的受力及應(yīng)變情況。實(shí)驗(yàn)部分對(duì)豬股骨頭軟骨在缺失損傷的情況下進(jìn)行單向壓縮試驗(yàn),考察損傷軟骨在不同層區(qū)的受力及應(yīng)變情況,并對(duì)不同損傷深度進(jìn)行比較。
　　 目的從數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究兩個(gè)方面研究損傷軟骨的力學(xué)性質(zhì),為軟骨修復(fù)及應(yīng)用于臨床的軟骨替代物必須達(dá)到合適的結(jié)構(gòu)和功能才能很好的修復(fù)軟骨缺損提供行之有效的參考。

3、>　　 方法應(yīng)用大型分析軟件ANSYS10.0建立軟骨切面模型,采用自底向上建模方式,由點(diǎn)生成線,由線生成面,模型中考慮了纖維的存在,對(duì)軟骨切面施加位移載荷。通過殺死部分單元模擬軟骨的損傷,約束活動(dòng)節(jié)點(diǎn),刪除死單元位移載荷,約束深層軟骨的全部自由度,進(jìn)行求解計(jì)算。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),從而得出結(jié)論。
　　 結(jié)果和討論仿真結(jié)果顯示了損傷軟骨所受的應(yīng)力,應(yīng)變值較大,而且損傷區(qū)域越大,軟骨應(yīng)力和應(yīng)變的最大值越大,最大值主要集中