遗传相关反馈运动估计与生物软组织应变成像

作为一种逐步发展起来并得到应用的低风险和低成本的成像手段,超声弹性成像已经受到了普遍的关注.它能获得生物软组织的生物力学特性,以及这些特性的变化与组织中病理变化的对应关系.文中将相关反馈技术与遗传算法相结合,提出一种基于遗传算法的相关反馈运动估计方法(genetic algorithm based correlation feedback technique,GACF),GACF算法与其他运动估计方法相比,有对微小运动灵敏度高,误差小等优点,适用于施加小应力条件下的软组织运动位移与应变估计.在此基础上,通过活体动物软组织印压实验方法,进行正常软组织与挫伤后软组织弹性参数的比较,由此使定量研究软组织挫伤成为可能.     

水泥改良土力学特性试验研究

在大量动静三轴试验的基础上,研究了水泥改良土试样的应力-应变关系,掺和比及围压等影响因素,以及临界动应力、累计塑性应变、弹性应变及回弹模量的变化规律,同时,还研究了水泥土的回弹模量和动弹性应变与振动次数的变化规律.试验结果表明:水泥土的应力-应变曲线呈软化型,存在明显的应力峰值点;动应力存在一个临界值,土体的变形分为衰减型、破坏型及临界型;水泥土的临界动应力是素土的两倍以上,随掺和比的增加而增长,但增长趋势变缓.     

基于分数阶微积分的黏弹性材料变形研究

黏弹性材料的变形行为更加复杂,为了合理地描述黏弹性材料的横向-纵向应变关系,利用分数阶微积分,建立了分数阶横向-纵向应变关系,并推导了等应变率加载时的相应公式,又根据新关系构建了分数阶体积应变公式,为黏弹性材料横向应变及体积应变的求解提供了一种新方法.通过验证,发现该模型能够描述黏弹性材料的横向-纵向应变关系及体积应变,不仅能够表现高分子聚合物等应变率拉伸初期的体积微缩现象,还能反映岩土材料的剪缩剪胀现象.     

生物力学分支之一——生物软组织固体力学简述

简介了国内外生物力学的发展动向,初步阐述了生物软组织和固体力学的关系。针对生物软组织的变形,研究了生物软组织的力学特点:既是材料的非线性,又是几何的非线性问题。给出了静脉和肺泡壁计算的拉普拉斯方程。引入模拟应变能密度函数,指出了动脉及左心室的应力解析步骤。为生理、解剖、医疗提供了科学依据。     

饱和软土的经验型蠕变模型

通过漳州地区饱和软土的三轴排水与不排水蠕变试验,得到不同偏应力下蠕变曲线和应力一应变等时曲线,发现应力-应变等时曲线可以用一双曲线函数来描述,在此基础上建立应力一应变关系采用双曲线关系,应变一时间关系采用幂函数的经验型蠕变方程.研究结果表明:该模型具有参数少、适用性强的特点;模型参数可以一组蠕变试验数据得到的蠕变曲线中获得,对模型中的参数n可采用分段求平均值的方法提高拟合精度,利用该模型数据拟合的相关系数R2可达0.98;该蠕变方程较Singh-Mitchell模型、Mesri模型能更好地拟合试验数据,较好地反映和预测饱和软土的蠕变特性.     

沥青路面裂缝密封胶的低温应力松弛评价指标

选择四种加热型密封胶和两种有机硅密封胶,参照交通行业标准进行低温拉伸试验,达到50%应变量后进行应力松弛试验,采用三参数固体模型拟合应力松弛试验数据.结果表明,三参数固体模型可以理想地拟合密封胶的黏弹性力学行为,模型的两个黏弹性特征参数——最大松弛比例和松弛时间,可以评价不同密封胶的应力松弛能力,但拟合过程较为复杂。定义了松弛指数,该指标与采用黏弹性特征参数的评价结果一致,可作为密封胶行业标准低温性能评价的一个补充指标.     

岩石时间硬化损伤蠕变特性

分析岩石蠕变过程中的非线性损伤特征,在各向同性的蠕变方程中引入时间硬化,采用应变等效原理,推导出时间硬化条件下的岩石蠕变方程,利用该方程可以同时描述岩石蠕变曲线的初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个阶段,并进行了参变曲线数值求解和参数特性分析,利用该方程拟合了某页岩三轴蠕变实验数据,同时揭示了蠕变现象的非线性本质.结果表明:利用该方程可以较好地模拟岩石蠕变曲线的3个阶段.     

基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构关系

高温下材料的本构关系和时间相关,可以由高温等时应力-应变曲线表示。对P91钢分别进行高温(600℃)短时拉伸实验,高温蠕变100、500和900 h实验之后的高温短时拉伸实验,以及完整的蠕变断裂实验。结果表明:用高温等时应力-应变曲线描述P91钢高温蠕变损伤后的本构关系极为保守。由此,引入寿命分数参数定义材料的高温蠕变损伤,获得了P91钢发生高温蠕变损伤后材料抗拉强度与蠕变损伤的关系,修正了高温等时应力-应变曲线,建立了基于蠕变损伤的P91钢应力-应变本构方程。     

西安地区Q2黄土应力-应变-时间关系的试验研究

为了研究黄土地区许多工程现象的本质原因,探讨应力—应变—时间的关系,对西安地区Q2黄土在改造后的固结仪上进行了单轴无侧限蠕变试验。加载方式为分级加载,通过使用坐标平移法处理蠕变曲线后得到应力—应变等时曲线。研究发现Q2黄土在不同的应力水平下表现出不同的蠕变形态,应力—应变等时曲线上有一较明显的拐点,拐点对应的应力即为屈服应力,屈服应力随着含水率的增加而呈指数降低,当应力水平小于屈服应力时,黄土表现为线性粘弹性特性;当应力水平大于屈服应力时,黄土表现为线性粘塑性特性。     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

伴有股骨头坏死的松质骨生物力学特性

通过医学方法,得到股骨头坏死区域和非坏死区域松质骨的脱钙、未脱钙的干湿样品。运用力学实验机,测量这8种类型松质骨在压缩时的力学特性,并提出了各种类型松质骨应力应变的数学模型。通过比较这8种类型松质骨的力学特性,根据复合材料力学的理论,得出坏死区域无机盐减少、胶原纤维增加的推论,并用原子力显微镜(AFM)进行了验证。各种模型的应力应变曲线是不同的,但这些曲线可以归结为3种类型的实验曲线和本构关系式。     

关节软骨力学行为的数值模拟

关节软骨为一由骨胶原和蛋白聚糖固体相和孔隙流体相组成的多孔材料，其可以用基于混合物理论的两相多孔介质模型准确描述。作者采用有限元数值方法分析关节软骨图限压缩蠕变和应力松弛问题，得到软骨组织在蠕变和应力松弛过程中，固体相和流体相的速度、固体相的有效应力以及孔隙压力等随时间的变化规律。所得到的结果可以为人工软骨材料和人工关节的研制提供理论参考，对生物机械工程等领域的研究具有指导意义。     

云母石英片岩的试验蠕变特性研究

目的 研究黑河水库左坝肩软弱变质岩--云母石英片岩的蠕变特性.方法 通过三轴蠕变试验首先得到了云母石英片岩的蠕变曲线和应力应变等时曲线,然后对试验曲线进行分析得到云母石英片岩的蠕变特性和云母石英片岩的等时应力应变特性,最后拟合应力应变等时曲线,并分析时间和拟合公式中参数的关系,得出了蠕变经验公式.结果 得到了当轴向力垂直于片理方向加载时,云母石英片岩的蠕变特性、等时应力应变特性和蠕变经验公式为σ1-σ3=178e-0.0013tε1.22e-0.0005t1和σ1-σ3=58.70e-0.0071tε1.67e-0.0068t1.结论 所获得的经验公式为建立云母石英片岩的三轴流变模型提供了有益的参考.     

假体置换前后股骨粘弹性的实验研究

目的研究成人股骨假体置换前后股骨粘弹性的变化,以及与假体材质、形状和固定方式的关系.方法相同条件下测试正常成人股骨假体置换前后压缩和悬臂弯曲状态下应力松弛、蠕变.结果得出各种状态下应力松弛曲线、蠕变曲线.结论假体置换术后应力松弛下降的速度较术前快,应变上升的速度较术前慢,骨水泥固定组改变不明显,与假体形状和材质无明确关系.     

挛缩膝关节髌韧带应力松弛及蠕变特性的实验研究

探讨兔挛缩膝关节髌韧带的应力松弛和蠕变特性。通过将兔膝关节伸直位制动６周,复制伸直型挛缩膝关节动物模型,然后分别在３７℃、４２℃的条件下,对正常组和制动组髌韧带行应力松弛和蠕变试验。正常组和制动组髌韧带均表现出较明显的应力松弛和蠕变现象;无论是正常组还是制动组,３７℃与４２℃之间髌韧带的最大应力松弛率和最大蠕变率均无显著性差异（Ｐ＞０．０５）,制动组４２℃髌韧带的最大蠕变率较正常组４２℃有显著性增加（Ｐ＜０．０１）。１．髌韧带的这种应力松弛和蠕变特性从机制上解释了牵引、夹板等疗法在挛缩关节康复治疗中的有效性;２．３７℃和４２℃的温差对髌韧带的最大应力松弛率和最大蠕变率均无显著影响     

基于黏弹性模型的牙周膜生物力学研究

同时使用人体牙周膜的1组单轴拉伸和1组简单剪切的试验数据,对现有的几种超弹性应变能函数进行了参数拟合,结果表明Ogden模型比其他模型能更好地拟合实验数据.基于生物力学的原理,对实验获得的归一化应力松弛函数进行了分析推导,并转化为基于Ogden应变能函数的黏弹性模型;利用获得的牙周膜本构模型,对上颌的第一前磨牙的牙周膜使用线性黏弹性模型,对正畸初始阶段的受力情况进行了仿真模拟,研究分析了黏弹性对正畸过程中牙周膜力学响应仿真结果的影响.研究结果表明:Ogden模型可以较好地拟合人体牙周膜试验的2组数据;使用不可压缩的Ogden模型与使用线弹性模型获得的牙周膜力学响应有较大差别,牙周膜组织上各处的黏性响应与其位置有关.     

沥青砂浆的单轴拉伸蠕变特性

根据大量单轴拉伸蠕变试验数据,论证和比较沥青砂浆材料的蠕变规律。并应用非线性回归分析得到该材料受单轴恒定荷载下的应力应变关系,可较好地符合粘弹性四元流体模型（即伯格斯模型）和指数模型。从而为解决实际工程问题提供了基本的单轴拉伸蠕变特性。     

非织造布粘结剂含量和粘弹性模型参数的关系

对同一纤维网制成的不同粉末粘结荆含量非织造布的研究表明：简易三元件模型的参数和欧林模型的参数随着其粘结荆含量变化呈一定规律变化，且欧林模型的时间修正常数不变。根据模型的拟舍参数计算和讨论证明了应用力学模型可以检验非织造布加工中纤维网粘结程度的优劣。用MATLAB语言编写整套程序。     

合肥地区典型非饱和膨胀土蠕变模型试验研究

文章通过对合肥地区典型非饱和膨胀土试样进行大量的单轴抗压强度试验及单轴压缩蠕变试验,获得了土样的抗压强度及蠕变特性;基于试验结果,运用Burgers、Maxwell模型,通过数值模拟比较,分别提出了在100、200 kPa应力水平作用下典型非饱和膨胀土的黏弹性参数,并确定了Burgers模型能够准确地描述膨胀土的蠕变特性,从而为膨胀土工程设计和分析提供理论依据。