颅骨弹性模量时效性的实验研究

采用猪颅骨为实验材料,使用应变电测法对颅骨各层弹性模量随风干时间的变化规律进行了实验研究.实验结果表明:密质骨弹性模量约是松质骨弹性模量的2.5倍,松质骨对颅骨弹性模量的影响有限;猪颅骨单层密质骨和整体的弹性模量相差约13.9%;冷冻后经室温下自然解冻的猪颅骨单层密质骨的弹性模量变化量相当于新鲜密质骨的9.2%,单纯板障松质骨片的变化量为17%,去掉一层密质骨后的颅骨片变化量为18.1%,整体猪颅骨片的变化量为15.6%;由于各生物体颅骨结构基本相同.由此可知,如果在人颅骨上也能得到相似的结论,在进行有关人颅骨研究时可大大延长同一块颅骨的使用时间.或者可以用风干颅骨、解冻后风干颅骨来代替新鲜骨,然后根据其时效特性对实验数据进行修正,这样会大大降低实验成本和难度.     

松质骨孔隙率的二维光电检测

采用二维光电检测方法研究松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。新鲜猪胫骨后肢松质骨制备成36张切片并均分成两组：一组为沿胫骨轴向的横切切片，另一组为垂真于胫骨轴向的纵切切片。经光镜观察和图像分析，计算出每张松质骨切片表面的总面积、骨基质的面积、孔隙的面积及该松质骨切片的孔隙率。测试结果表明：松质骨孔隙率在轴向沿靠近密质骨的方向逐渐减小，在垂直于胫骨轴向方向基本不变；松质骨可看作是横观各向同性材料；如果切片数据足够多，采用二维光电检测方法，能较为准确地测试出松质骨孔隙率沿不同方向的分布规律。     

62岁和69岁椎体松质骨表观弹性模量与骨量的关系

为研究松质骨的力学性能与骨量的关系,从62岁和69岁男性第4腰椎椎体取出共90个松质骨样本,用Micro-CT系统扫描后,转换成显微有限元模型,经计算得到主轴方向和非主轴方向的表观弹性模量。结果显示,62岁组椎体松质骨3个正交方向的表观弹性模量都显著大于69岁组。不同年龄、不同方向表观弹性模量与骨量遵循不同的关系式。本研究表明,62岁椎体主轴方向的表观弹性模量的变化主要是由骨量的变化决定的。而随着年龄的增长,无论是主轴方向还是非主轴方向,力学性能的降低更多地受显微结构形态退化的影响。     

62岁和69岁椎体松质骨表观弹性模量与骨量的关系

为研究松质骨的力学性能与骨量的关系,从62岁和69岁男性第4腰椎椎体取出共90个松质骨样本,用M icro-CT系统扫描后,转换成显微有限元模型,经计算得到主轴方向和非主轴方向的表观弹性模量。结果显示,62岁组椎体松质骨3个正交方向的表观弹性模量都显著大于69岁组。不同年龄、不同方向表观弹性模量与骨量遵循不同的关系式。本研究表明:62岁椎体主轴方向的表观弹性模量的变化主要是由骨量的变化决定的;而随着年龄的增长,无论是主轴方向还是非主轴方向,力学性能的降低更多地受显微结构形态退化的影响。     

钛种植体结构和弹性模量对骨界面应力分布的影响

采用CAD(Pro/E)软件建立颌骨和钛种植体的三维模型,设置3种不同结构钛种植体,即全致密型(1号样品)、穿皮质区致密而松质骨区外层多孔内芯致密型(2号样品)与整体低弹性模量型(3号样品),分析钛种植体结构和弹性模量对骨界面应力分布的影响,研究能有效地转移应力至周围骨组织的新型种植体.研究结果表明:在相同载荷下,3种钛种植体颈部皮质骨均为高应力区,3号种植体的应力最高,为7.128 MPa;在松质骨区2号种植体的应力比1号与3号种植体的低,且呈均匀递减趋势.在加载条件下,2号种植体随着弹性模量的降低,骨界面应力降低,且明显比1号种植体的低,当多孔层的弹性模量为致密钛的40%或以下时,骨界面应力明显降低;3号种植体随着弹性模量降低,皮质骨区骨界面应力增加,而松质骨区骨界面应力降低不明显.钛种植体的结构和弹性模量均影响骨界面应力分布;穿皮质区致密而松质骨区外层多孔内芯致密型钛种植体有利于界面应力转移到周围骨组织,降低多孔层的弹性模量,能有效地降低骨界面应力.     

692例桡骨骨量测定分析

应用单光子骨矿分析仪测量了广州高校６９２名年龄２４～８５岁教职工的桡骨骨量（ＢＭＤ：骨质密度；ＢＭＣ：骨质含量）。结果显示男性各年龄组的骨量明显高于女性；两性在３０～３９岁组骨量最高；男性ＢＭＤ为０．７４２ｇ／ｃｍ２，ＢＭＣ为１．０６７ｇ／ｃｍ；女性则分别为０．６７６ｇ／ｃｍ２和０．７８６ｇ／ｃｍ；女性骨质丢失约从５０岁开始至７０岁后ＢＭＤ约下降２５．７％，男性的骨质丢失比女性晚约１０年，从６０岁开始至７０岁后ＢＭＤ下降约１８．５％。按ＷＨＯ建议诊断标准，５０岁后骨质疏松患病率男、女分别为３２．６％、５１．４％。另外，研究发现男性ＢＭＤ、ＢＭＣ与身高、体重有显著的线性正相关，女性只有身高与ＢＭＣ有较良好的相关性     

前期生长发育受阻育肥猪的补偿生长

以前期生长发育受阻的育肥猪为试验组．正常猪为对照组，两个试验的结果表明，改善饲养条件后，试验组生长速度明显提高，试验１试验组（ｎ＝５）９月龄体重４０．８千克，日增重６８９．１克比对照组提高２３．１％（Ｐ＜０．０１）；试验２试验组（ｎ＝６０）７月龄体重５０．７千克，日增重６５４．８克，比对照组提高１５．６％（Ｐ＜０．０１）；试验组每日采食风干料明显增加，实验１和实验２分别提高２４．６％和１１．８％：试验组每增重１千克耗ＤＥ和ＣＰ实验１减少８．８７％和１１．８％，实验２减少３．７％和４．１％（Ｐ＜０．０１）．体重９０千克左右屠宰，试验组膘厚、后腿比例和脂肪率减少（Ｐ＜０．０５），但瘦肉率提高（Ｐ＜０．０５）．     

颅内压变化引起的颅骨表面应变分析

成年人顶部的正常颅内压平均值约为3.62kPa,颅内压波动2.5kPa左右时,颅内压轻度异常;当波动值达到3.5kPa左右时,出现脑震荡的症状;当波动值达到5kPa或更高时,人头颈部达到危重度伤. 本文在颅内压正常波动值范围内,通过有限元MSC-PATRAN/NASTRAN软件分析了颅骨三层复合结构以及颅骨与硬脑膜组成的四层复合结构的表面应力和应变;同时,随颅内压变化进行了猪颅骨片,以及模拟人体颅脑真实受力的人颅骨和猪颅骨球冠应变实验. 分析结果表明:当颅内压轻度异常时颅骨外表面产生的应变约为1.5×10-6,脑部出现脑震荡的症状时颅骨外表面产生的应变约为2.5×10-6,头颈部达到危重度伤时颅骨外表面产生的应变约为4×10-6. 因此,随颅内压的变化颅骨外表面的应变是可测的,且在仪器检测范围内;本文所提出的微创颅内压应变电测法是可行的,即在颅骨外表面粘贴应变片,随颅内压的变化测颅骨应变,通过计算机进行数据处理获得颅内压变化量的方法. 与临床上测量颅内压时钻孔或穿刺等方法比较,应变电测颅内压法对患者造成的损伤很小,属于微创或无创范围,具有安全易操作、减少感染、对患者创伤小、可长期测量等特点.     

几种后巩膜加固材料力学性能比较

在模拟人体环境的生物环境箱中对人巩膜、兔巩膜、人工心包补片、脱细胞猪真皮进行生理应力下的单轴拉伸、蠕变及极限抗拉强度实验，计算各材料弹性模量，蠕变性能及极限破坏强度；与人巩膜相比，人工心包补片蠕变变形极小，极限强度极大，弹性模量纵向稍大，横向及斜向稍小；兔巩膜蠕变变形是人巩膜两倍以上，弹性模量比人巩膜稍大；脱细胞猪真皮弹性模量与人巩膜接近。     

运行中渗碳的Incoloy 800H裂解管的研究

研究运行中渗碳的Ｉｎｃｏｌｏｙ ８００Ｈ裂解管的显微组织及合金元素的分布， 采用了电子探针定性定量分析微区成分。结果表明，裂解管渗碳后显微组织 发生显著变化，其内壁最高含碳量为３％，内壁基体最低含铬量为４％；渗碳 层厚度超过２ｍｍ，管内壁基体和碳化物中Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉ含量不随渗碳层厚度 变化；基体Ｃｒ含量下降大于６％，合金由抗磁性的变为铁磁性的；Ｍ２３Ｃ６型碳 化物转变为Ｍ７Ｃ３型碳化物时的合金碳含量约为１．５％．     

泡沫浸渍法制备小梁金属及性能

采用有机泡沫浸渍法,选用预处理过的聚氨酯泡沫为模板制备具有较高强度和与人体弹性模量相匹配的小梁金属(多孔钽生物材料).通过流体静力学法、SEM、EDS等方法研究表征多孔钽材料的密度、微观结构、孔隙形貌、杂质含量等.研究结果表明:材料密度为6.06～7.02g/cm3,孔隙率为57.7％～63.5％,孔径为313～622um,制备的多孔钽具有与人体骨相似的三维、连通开孔隙形貌,材料基体上无杂质残留.力学性能结果表明:抗压强度为50～73MPa,弹性模量为1.73～2.72GPa,与人体松质骨相似.     

生物医用开孔泡沫锌的制备及力学性能

采用自制的真空渗流铸造装置制备开孔泡沫锌材料。运用压缩测试研究了孔隙参数对其压缩性能的影响。结果表明,开孔泡沫锌孔的形状呈近球形,孔洞相互连通为开孔结构,孔隙结构三维连接良好,与人骨松质骨的孔隙率和孔隙结构匹配程度较高。开孔泡沫锌准静态压缩性能的主要影响因素为材料的孔隙率。随着孔隙率的增加,材料的弹性模量、抗压强度均降低,应力平台延长。所制备的开孔泡沫锌材料的抗压强度高于人骨松质骨的抗压强度,弹性模量与人骨松质骨的弹性模量相匹配,满足移植材料的要求。     

松质骨拉伸破坏细观分析

在对松质骨力学性能实验及拉伸扫描电镜观察实验的基础上,从细观的角度探讨松质骨的变和破坏现象。在此基础上,运用细观力学模型对松质骨压缩及拉伸的力学行为进行了分析,得出了弹性模量与相对密度的关系,与实验结果基本吻合。     

YbB6晶体结构、物态方程、弹性和热学性质的第一性原理计算

基于第一性原理的密度泛函理论及准谐德拜模型, 研究了YbB6的晶体结构、状态方程(EOS)、弹性性质和热学性质. 计算得到的YbB6晶体晶格常数、体弹模量、弹性常数和实验符合得很好. 状态方程的研究结果显示, 压强和温度对YbB6晶体体积的影响都非常显著, 在高温和低压下, 压强对YbB6晶体体积的影响比在低温和低压大. 在讨论的压强和温度范围内, 压强对YbB6晶体的体弹模量的影响要比温度的影响大. 弹性常数及与弹性相关量的计算结果显示, 在零温零压下, YbB6晶体结构是稳定的, 具有延展性, 是中心力场固体. 计算的定压、定体热容及热膨胀系数的结果表明, 压强对YbB6晶体的热容和热膨胀系数的影响比温度的影响小.     

HTRB600级高强钢筋高温下的力学性能

为研究600 MPa级高强钢筋高温下的力学性能,对HTRB600级热处理高强钢筋进行高温下的拉伸试验,分别测得其在20,200,300,400,500,600,700及800℃高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度、极限强度及应力-应变曲线.试验结果表明:HTRB600级高强钢筋高温下屈服强度、极限强度、比例极限与弹性模量均随着温度的升高而显著降低.500℃时其高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度与极限强度降低为不足常温下的50%,800℃时已不足常温下的10%.高温下HTRB600级高强钢筋应力-应变曲线随温度的升高逐渐趋于圆滑,当温度达到200℃时,屈服台阶就已消失.600 MPa级钢筋高温下屈服强度和极限强度的降低程度明显大于其他钢筋500 MPa以下强度的钢筋.最后提出了适用于HTRB600级高强钢筋的高温下应力-应变曲线简化计算模型.     

用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量

为了获得拱坝动力模型试验所用石膏的动弹性模量,首先通过数值方法(有限单元法)计算得到石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率,再通过激光扫描测振仪对试件进行试验模态分析,测得石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率.将由数值方法和试验模态分析分别得到的第一阶固有频率,通过反演方法得到石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量.试验结果表明:石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量与静弹性模量相比,提高了约25.8％.     

聚酯改性环氧复合体系的介电性能

用共混复合的方法,加入不同量的聚酯,对环氧树脂进行改性,所得到的聚酯改性环氧复合体系在常温下具有优良的介电性能,介电损耗为１０＾－３个数量级。研究了复合体系的组成、电场频率及测试温度与介电损耗的关系,通过聚酯加入量对介电常数及弹性模量的影响,指出介电损耗与聚酯的加入量有较大关系,在加入８￣１６ｇ聚酯的范围内出现峰值。介电损耗随电场频率的升高而下降,且随温度的变化比较复杂,在９０℃￣１５０℃范围内出     

MgO等矿物质的弹性系数与温度间的关系研究

本文研究了体积弹性模量、剪切模量、二级弹性模量与温度间的函数关系.Bs(T) 和 G(T)的关系式是在假设两个Anderson-Grüneisen参数δS和δT及对应于剪切模量的无量纲参数g在温度高于德拜温度θD时它们与温度无关的基础上推导给出.将它们的关系式推广应用于二级弹性模量.由以上关系式对MgO等矿物质计算得到的结果与相应的实验数据进行了比较,它们与实验数据符合得很好,这说明本文的研究方法是正确的.     

纳米SiO2和聚乙烯醇纤维对混凝土抗弯拉性能的影响

通过坍落扩展度试验和抗弯拉性能试验,采用4种不同纳米SiO2质量掺量和4种不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量,探讨纳米SiO2和PVA纤维对混凝土拌合物流动性及抗弯拉性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2或PVA纤维掺量的逐渐增加,混凝土拌和物的流动性逐渐降低.纳米SiO2掺量不超过5％时,随着纳米SiO2掺量的增加,混凝土抗弯拉弹性模量以及抗弯拉强度均不断增大;但当纳米SiO2的掺量从5％继续增加到7％时,混凝土抗弯拉弹性模量和抗弯拉强度均有一定下降.当PVA纤维体积掺量低于0.1％时,PVA纤维对纳米混凝土抗弯拉性能的增强作用随纤维体积掺量增加逐渐增大,但当纤维体积掺量超过0.15％时,纳米混凝土抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均有下降趋势,抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量分别在纤维体积掺量为0.15％和0.1％时达到最大值.