jak tvrdá je kost? Aplikace pružně-plastické lomové mechaniky na kost

Kost, s hierarchickou strukturou, která se klene od nano-měřítku makro-měřítku a kompozitní konstrukce se skládá z nano-velikosti minerálních krystalů vložené v organické matrix, bylo prokázáno, že mají několik zpřísnění mechanismy, které zvyšuje jeho houževnatost. Tyto mechanismy mohou zastavit, zpomalit nebo odklonit šíření trhlin a způsobit, že kosti mají před zlomeninou mírné množství zjevné plastické deformace. Kromě toho kost obsahuje vysoké objemové procento organických látek a vody, díky nimž se chová nelineárně před zlomeninou. Mnoho vědců používalo sílu nebo kritický faktor intenzity stresu (lomová houževnatost) k charakterizaci mechanické vlastnosti kosti. Tyto parametry však nezohledňují energii vynaloženou při plastické deformaci před zlomeninou kosti. Abychom přesně popsali mechanické vlastnosti kosti, použili jsme elasticko-plastickou lomovou mechaniku ke studiu lomové houževnatosti kosti. Integrál J, parametr, který odhaduje jak energii spotřebovanou v elastických, tak plastických deformacích, byl použit ke kvantifikaci celkové energie vynaložené před zlomeninou kosti. Dvacet vzorků kortikální kosti bylo vyříznuto ze střední diafýzy bovinních stehen. Deset z nich bylo připraveno podstoupit příčnou zlomeninu a dalších 10 bylo připraveno podstoupit podélnou zlomeninu. Vzorky byly připraveny následující přístroje navrhl v ASTM E1820 a testovány v destilované vodě při 37 ° C. průměrná J integrál příčné-zlomená vzorků bylo zjištěno, že 6.6 kPa m, což je o 187% větší než u vzorků s podélným zlomením (2,3 kPa m). Energie vynaložené v plastické deformace podélné-zlomená a příčné-zlomená skotu vzorků bylo zjištěno 3,6-4,1 krát energie vynaložené v elastické deformace. Tato studie ukazuje, že houževnatost kosti odhadovaná pomocí integrálu J je mnohem větší než houževnatost měřená pomocí kritického faktoru intenzity napětí. Navrhujeme, že J integrální metoda je lepší technikou při odhadu houževnatosti kosti.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

More: