DOI: 10.12307/2024.694
不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测
范若寻1
王溢童2
贾政斌3
1.扬州工业职业技术学院,交通工程学院,江苏省扬州市 225000;吉林化工学院,航空工程学院,吉林省吉林市 1320222.扬州工业职业技术学院,交通工程学院,江苏省扬州市 2250003.吉林大学,机械与航空航天工程学院,吉林省长春市 130025
摘要：背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异.
目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率.
方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真.通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率.
结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16 N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12 N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据.
关键词：临界能量释放率皮质骨失效模式三点弯曲轴向压缩
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R683(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
论文发表日期：2024-12-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 5779-5784 )
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