非圍限循環(huán)壓縮載荷作用下關節(jié)軟骨的棘輪行為研究.pdf

1、關節(jié)軟骨是一種覆蓋在軟骨下骨表面，具有非線性、粘彈性的負重水化結締組織，是骨關節(jié)非常重要的組成部分。它對傳遞載荷、緩沖震蕩、維持日?；顒悠鸬绞株P鍵的作用。當軟骨承受循環(huán)壓縮載荷時，盡管在單個應力循環(huán)過程中變形可能很小，但隨著加載次數的增加，變形積累會達到一個很高的水平，很可能造成軟骨的疲勞損傷或者發(fā)生病變，機械疲勞也被認為是骨關節(jié)炎的主要誘因之一。所以，研究循環(huán)壓縮載荷作用下關節(jié)軟骨的棘輪行為對于軟骨疾病的防治十分重要，同時還能為人工

2、軟骨的研制提供力學參考。
　　本文以豬膝關節(jié)軟骨為研究對象，開展了非圍限循環(huán)壓縮載荷作用下的關節(jié)軟骨的棘輪加載實驗；采用非接觸式數字圖像相關技術，研究了軟骨微觀不同層區(qū)的棘輪行為變化；同時，對比分析了浸泡條件下與未浸泡條件下的軟骨棘輪應變。結果發(fā)現，關節(jié)軟骨的棘輪應變隨加載圈數的增大而增大，增長曲線可分為兩個階段，時間較短但應變急劇增長的瞬變階段和時間較長但應變增長緩慢的平穩(wěn)階段。棘輪應變率則是在很短的初始階段急劇減小，之后在很長

3、的時間內保持在較低的水平。在加載初期，浸泡條件下的棘輪應變較未浸泡要小，但隨著循環(huán)載荷的進行，二者逐漸趨向于一致。關節(jié)軟骨不同層區(qū)的棘輪應變及其變化率均沿著軟骨深度方向遞減，即淺表層最大，中間層次之，深層區(qū)最小，而不同層區(qū)的楊氏模量則與棘輪應變的變化趨勢相反。
　　通過完成不同加載條件下的實驗，對影響關節(jié)軟骨棘輪行為的因素進行了探究。研究發(fā)現，應力幅、加載速率、波峰/波谷保持時間和蠕變預加載對軟骨的棘輪行為都有很大的影響。關節(jié)軟骨