哈弗斯皮质骨裂纹问题

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1、宁夏大学硕士学位论文中文摘要摘要骨生物材料作为一种新型的复合材料，基于其医用价值己受到广泛关注．哈弗斯系统是组成骨的微观单元，尽管对其所作的模型化定性研究不很多，但研究的必要性与重要性已日趋明显．微裂纹是威胁哈弗斯系统稳定性的潜在隐患，微裂纹问题与哈弗斯骨组织的脆性和微断裂密切相关．基于线弹性断裂力学理论，采用一个简化的模型对哈弗斯皮质骨的断裂微力学进行了研究．哈弗斯皮质骨被看作是纤维．陶瓷基复合材料模型．骨单位被看作纤维，间骨板被看作基，微裂纹被看作是一系列连续刃型位错的塞积群．有研究者已对单一骨单位与间骨板中任意直线裂纹间的相互作用做了研究，师兄王旭已将直裂纹的研究推广到了曲裂纹，然而，

2、曲裂纹与直裂纹以及曲裂纹问的相互影响尚未明确．本文共分四章．第一章引言，分别介绍了生物材料的基本概念，研究背景，研究现状与意义，骨力学简介及其密致骨骨单位研究概况；第二章哈氏皮质骨间骨板裂纹研究；第三章哈氏皮质骨骨单位裂纹研究；第四章结论与展望．第二三章是本文研究的重点，主要研究了间骨板中出现任意径向直裂纹与径向圆弧裂纹时，以及骨单位内部出现微裂纹时，微裂纹的形态以及骨单位是如何影响骨微结构形态的．通过引入格林函数，采用刃型位错方法将问题转化为一系列柯西核的奇异积分方程，并用高斯．切比雪夫数值离散方法求得微裂纹尖端的应力强度因子，进而讨论材料常数和几何参数对微裂纹尖端的应力强度因子的影响．数

3、值结果表明，骨断裂主要受骨特性，骨微结构形态，微裂纹的几何特性等多因素影响．关键词：哈弗斯皮质骨，微裂纹，刃型位错，奇异积分方程，应力强度因子宁夏大学硕士学位论文英文摘要AbstractBonebiologicalmaterialsasanewtypeofcompositematerials，basedonthemedicalvalue，hasreceivedwideattention．TheHaversionsystemisthemicrounitcomprisedofbone．Althoughitsmodelingqualitativeresearchesarenotstudiedtoo

4、much，thenecessityandsignificanceofthestudyarcbecomingclear．ThemicrocrackishiddendangerthreatenthestabilityoftheHaversionsystem．ThebrittleandthemicrofractureofthemicrocrackproblemandHaversionbonetissuearecloselyrelated．Basedonlinearelasticfracturemechanicstheory，usingasimplifiedmodel，thefracturemicr

5、omechanicsofHaversioncorticalbonehasbeenresearched．Haversioncorticalboneismodelledasatwo—dimensionalmicrome—chanicalfibreceramiematrixcompositetissuematerialsmodel，theosteonsaremodelledasfibresandtheinterstitialboneismodelledasamatrix．Microcracksaresimulatedasaseriesofcontinuousedgedislo—cationpile

6、—upgroup．Interactionsbetweenthesingleosteonandarbitraryradialstraightcrackhavebeenstudied．WangXuasmyseniorfellowapprenticehasextendedtheresearchfromverticalmicrocrackstocurvedmicrocracks．However,interactionsbetweenthevenicalmicrocrackandthecurvedmicrocracks，aswellasbetweencurvedmicrocracksarenotcle

7、ar．Thispaperisdividedintofourchapters．Thefirstchapterisperfaceintroductedthebasicconceptofbiologicalmaterials，theresearchbackground，researchstatusandthesignificance，bonemechanicalintroductionandresearchsumm