• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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徐诚意, 刘坤, 康宝, 宋杰, 李忠新, 吴志林. 不同应变率下皮质骨压缩力学实验与本构模型[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0513
引用本文: 徐诚意, 刘坤, 康宝, 宋杰, 李忠新, 吴志林. 不同应变率下皮质骨压缩力学实验与本构模型[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2024-0513
XU Chengyi, LIU Kun, KANG Bao, SONG Jie, LI Zhongxin, WU Zhilin. Study on compressive mechanical tests and constitutive models of cortical bone under different strain rates[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0513
Citation: XU Chengyi, LIU Kun, KANG Bao, SONG Jie, LI Zhongxin, WU Zhilin. Study on compressive mechanical tests and constitutive models of cortical bone under different strain rates[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2024-0513

不同应变率下皮质骨压缩力学实验与本构模型

doi: 10.11883/bzycj-2024-0513
基金项目: 国家自然科学基金项目(12172180);国家自然科学基金项目(11602025);

Study on compressive mechanical tests and constitutive models of cortical bone under different strain rates

  • 摘要: 皮质骨作为人体骨骼系统的重要组成部分,能有效分散与吸收外部冲击力,保护内部骨髓腔、周围软组织和器官不受损伤。为研究冲击载荷作用下皮质骨力学响应,借助万能材料试验机、分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置对猪皮质骨开展了不同应变率下准静态与动态压缩实验。采用超景深三维显微系统和数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术观察了皮质骨压缩形变特征,利用含损伤的黏弹性本构模型对实验数据进行了拟合,确定了模型中本构参数。结果表明,皮质骨压缩过程体现为骨质裂纹的产生与扩展,其力学性能具有明显的应变率相关性,弹性模量、屈服应力和压缩强度随应变率的增加而显著提高。准静态加载时,应力-应变曲线包括弹性变形和塑性变形阶段;高应变率加载时,应力-应变曲线在应变小于0.2%时为弹性,随着压缩量增加呈现高度的非线性,无显著塑性变形,展现一定的黏弹性特征。通过实验曲线与本构模型理论曲线对比,理论值与实验值误差较小,能准确描述皮质骨在不同应变率下压缩力学行为,研究成果为人体冲击伤的救治与防护设计提供理论参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-12-30
  • 网络出版日期:  2025-04-16

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