国家自然科学基金(10772111) 作品数:9 被引量:48 H指数:5 相关作者: 张东升 鲁成林 安兵兵 张修银 李凯 更多>> 相关机构: 上海大学 上海市应用数学和力学研究所 上海交通大学医学院附属第九人民医院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 上海市浦江人才计划项目 上海市科学技术委员会资助项目 更多>> 相关领域: 医药卫生 理学 机械工程 一般工业技术 更多>>
皮质骨断裂力学行为的实验研究 被引量:8 2010年 采用稳态裂纹扩展和疲劳裂纹扩展的实验,研究了牛皮质骨横向和纵向裂纹扩展的断裂力学行为.沿着两个方向制备了紧凑拉伸(CT)试件.由于试件尺寸的限制,采用数值计算方法确定了裂纹尖端应力强度因子与裂纹长度的关系.在实验中,采用数字图像相关法精确测定裂纹尖端的位置.由于裂纹沿横向扩展时有较大的偏斜,将采用J积分测量其断裂韧性.实验结果表明,在裂纹扩展的一定范围内,皮质骨的断裂韧度随着裂纹不断扩展而增大,即表现出上升的阻力曲线(R-curve)性质.而皮质骨的横向裂纹扩展的断裂韧度要远远大于纵向裂纹扩展的断裂韧度,表现出各向异性的阻力曲线行为.在疲劳裂纹扩展中,纵向疲劳裂纹扩展率要大于横向疲劳裂纹扩展率,这说明皮质骨具有各向异性的疲劳裂纹扩展性质. 安兵兵 李凯 张东升关键词:皮质骨 断裂韧度 裂纹扩展速率 各向异性 应用内聚力模型研究人牙本质裂纹扩展的升阻能力 被引量:3 2011年 论文采用断裂力学中的内聚力模型,结合有限元法研究裂纹沿牙本质小管和垂直于牙本质小管扩展的断裂韧度.数值模拟结果表明牙本质的断裂韧度随着裂纹扩展而增大,表现出上升的阻力曲线(R-curve)特性,但裂纹沿牙本质小管扩展的断裂韧度要大于裂纹垂直于牙本质小管扩展的断裂韧度,表现出各向异性的裂纹扩展阻力曲线性质.同时论文的研究也表明内聚力模型能够准确预测牙本质的裂纹扩展行为. 安兵兵 张东升关键词:各向异性 人牙本质断裂力学行为的研究 被引量:8 2007年 目的探索人牙本质断裂力学性能与水分的关系,以及裂纹在牙本质中扩展的机制。方法采用 A 组(15~35岁)和 B 组(55~85岁)第三磨牙制作牙本质紧凑拉伸试件各5个,应用微细观数字图像相关法,测量保持水分状态下和脱水后试件表面的变形场,利用裂纹稳态扩展的方法研究牙本质的断裂力学行为。结果在保持水分状态下牙本质呈现出类似于黏弹性材料的特性,脱水后牙本质变脆。裂纹扩展时存在牙体组织未断开和裂尖钝化等现象。牙本质的断裂韧性为1.10~1.65 MPa·m^(0.5),B 组断裂韧性[(1.23±0.13)MPa·m^(0.5)]比 A 组[(1.45±0.20)MPa·m^(0.5)]低。结论牙本质断裂力学性能与水分联系紧密;牙本质有阻止裂纹扩展的能力,随年龄增加,牙本质的断裂力学性能呈下降趋势。 张东升 鲁成林关键词:牙本质 数字图像相关 全瓷冠内部应力分布规律的三维有限元研究 被引量:9 2009年 目的运用有限元法分析全瓷冠的应力分布规律,为临床修复设计提供依据。方法利用CT断层影像构建右下第一磨牙全瓷冠三维有限元模型。设计5种加载方式:垂直集中载荷600N、垂直八点分布载荷600N、垂直偏舌侧载荷600N、10°偏颊侧载荷600N、颊侧20°咀嚼载荷225N,利用ANSYS软件分析各瓷层和界面的应力值大小。结果5种加载方式下全瓷冠应力分布的相同之处:加载点可引起饰面瓷应力集中,沿载荷方向核瓷内表面拉应力集中。5种加载方式下全瓷冠应力分布的不相同之处:垂直集中载荷作用下,全瓷冠颈部肩台拉应力分布均匀;10。偏颊侧载荷仅使全瓷冠颊舌侧颈部肩台拉应力集中,最大值为32.25MPa;颊侧20°咀嚼载荷引起全瓷冠颊侧、近中、远中颈部肩台拉应力集中,最大值为11.29MPa。结论制作全瓷冠应增加咬合接触面积,减少牙尖斜度,并提高颈部肩台陶瓷的抗拉能力。 鲁成林 吴艳玲 张修银 张东升关键词:有限元分析 牙应力分析 全瓷冠 牙冠修复体受触压载荷破坏的实验研究 被引量:3 2008年 由于陶瓷美观且成本较低,烤瓷熔附金瓷冠和全瓷冠是临床中治疗牙体缺损与牙体缺失最为常用的修复体,但瓷层的脆裂仍然是人造牙冠破坏的主要形式。参照磨牙结构和尺寸,利用独特的工艺制作了磨牙剖面试件,设计了加载装置,利用钨钢球触压模拟了口腔中的咀嚼载荷,在微型实验机准静态触压加载的同时,用CCD电视摄像机实时采集试件受载变化过程序列图;采用了二维数字图象相关法分析了烤瓷熔附金瓷冠和全瓷冠中微裂纹产生、演化及主要的破坏过程,确定了微裂纹产生时临界载荷大小和人造冠的破坏形式。 鲁成林 张东升 张修银 韩栋伟关键词:全瓷冠 比较4种CAD/CAM氧化锆抗压强度和断裂模式 被引量:6 2011年 目的通过赫兹触压实验分析比较4种牙科CAD/CAM系统氧化锆材料的抗压强度和断裂模式。方法制作Cercon smart、Lava、Porcera、CEREC 3共4种CAD/CAM系统氧化锆平板试件各6个。通过赫兹触压实验及数字图像相关法,对各组试件的临界载荷值、破坏载荷值及断裂模式进行分析。结果平板试件均在饰瓷内部以中位裂纹的形式起裂,以弧形方式传递至核瓷表面,沿饰瓷和核瓷界面分层;4种系统之间临界载荷值差异不具有统计学意义(P>0.05),破坏载荷值差异具有统计学意义(P<0.05),其中CEREC 3系统最高。结论 4种CAD/CAM系统氧化锆材料抗压强度能基本满足临床运用中口内最大咬合力的需要;其破坏模式相似,出现微裂纹及完全断裂仅发生于饰瓷,饰瓷强度仍需加强。 汪饶饶 王丹 徐远志 鲁成林 杨启祥 吴砚 张东升关键词:氧化锆 载荷 抗压强度 CAD/CAM系统 数字图像相关 腰椎力学分析的数值模拟与实验研究 被引量:7 2008年 采用数值模拟和实验测试技术对两种不同内固定法的腰椎模型进行应力和变形分析,基于CT图像建立L4-S1的三维数值模型,经ANSYS计算分析得出五种工况下的终板应力值;在实验中采用了一种薄膜压力测试传感器结合图像处理的方法,提高测试椎间盘压力分布的精度;同时采用数字图像相关技术对腰椎骨上下关节突在承载情况下的空间位移进行了测量,获得了腰椎间盘(L3-L4)在承受轴压、前屈后伸和侧弯情况下的压力分布,以及对应的关节突的位移迹线。结果表明:本研究采用的数值分析技术和实验开发的测试技术可操作性强,精度满足要求,有望在类似的生物力学分析中得到应用。 鲁成林 王丰 胡瑜辉 张东升关键词:腰椎 三维有限元分析 基于时域位相分析的云纹法形貌测量技术研究 被引量:1 2009年 采用影像云纹法和时域相位分析技术研究了物体形貌测量的新方法。通过研制高精度旋转平台,利用栅线旋转的方式使栅线的空间频率以一定的规律变化,使物体的离面高度与该点的灰度变化率有关。在利用FFT确定灰度变化频率时,采用补零的方法提高了频率的确定精度,从而有效地提高了物面形貌测量的精度。实验发现:当补零倍数达到原始长度的128倍时,使用空间频率为5 l/mm的栅线精度可以达到0.02mm。本文讨论了该方法相关技术参数的选取方法,给出了标定实验和利用该测量系统实际测量门齿生长发育沟的实例,阐述了牙齿表面形貌数字化在牙科修复手术中的意义。通过具体标定过程与应用实例,证明了本文提出的测量方法提高了测量精度,简化了测量过程,在云纹干涉形貌测量领域有了新的突破。 王丰 李凯 张东升微尺度塑性大应变测量 被引量:4 2010年 该文采用数字图像相关法对微尺度试件的大变形进行了测定。通过位移搜索方式,首先获得全场的位移信息,再借助最小二乘法原理,对图像中各子区域的位移进行曲面多项式拟合,应变场则由其一阶导数获得。采用自行研制的材料/结构力学性能微尺度测试系统,对带预制裂纹的铝箔在拉伸情况下裂纹附近的变形场和不锈钢片的滑移使得塑性变形场进行了测试。 安兵兵 吴佳 张俊乾 张东升关键词:数字图像相关 应变场 微尺度 最小二乘法