作者：司雲朋; 高丽兰; 张春秋; 李瑞欣; 张西正...棘轮应变应力幅值加载频率关节软骨拉伸载荷特性研究
摘要：目的关节软骨一旦出现裂纹损伤,其力学性能会发生改变,而先前研究中,针对受损关节软骨的探究多集中在弯曲与压缩,对于拉伸性能研究较少。本研究预先对软骨层制造裂纹缺损,测试其单轴准静态拉伸性能与循环拉伸载荷下的棘轮性能。方法选取新鲜成年猪膝关节的关节软骨,制备含裂纹缺损的软骨层试样。针对试样进行3个部分的研究。第1部分测试含裂纹软骨不同应力率下的拉伸性能。第2部分测试含裂纹软骨蠕变性能。第3部分测试循环拉伸载荷下含裂纹软骨的棘轮性能,并考察不同加载频率与不同应力幅值的影响。同一条件下的实验均进行3次。结果单轴拉伸载荷下,随着应力速率的升高,试件达到相同应变所需的应力逐渐增大。试件的弹性模量随应力率的增加而增加。试件的蠕变应变随拉应力水平的提高而增大,蠕变柔量随拉应力水平的提高而降低。循环拉伸载荷下,试样棘轮应变在200圈内迅速上升,200圈以后上升逐步减缓,应力-应变滞回环也随循环圈数的增加而由稀疏变得密集。相同加载频率下棘轮应变随应力幅值的增大而增大。相同应力幅值下棘轮应变随加载频率的增加而减小。结论本研究的结果表明,在单轴准静态拉伸载荷下,含裂纹软骨的弹性模量随应力速率的增大而增大。蠕变应变随应力水平的增大而增大。在循环拉伸载荷下,含裂纹软骨会发生棘轮效应,棘轮应变随循环圈数的增加先快速增加后缓慢增加,并且棘轮应变随应力幅值的增大而增大,随加载频率的增大而减小。
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