hvor hård er knogle? Anvendelse af elastisk-plast fraktur mekanik til knogle

knogle, med en hierarkisk struktur, der spænder fra nano-skala til makro-skala og en sammensat design sammensat af nano-størrelse mineralkrystaller indlejret i en organisk matrice, har vist sig at have flere hærdningsmekanismer, der øger dens sejhed. Disse mekanismer kan stoppe, bremse eller afbøje revneudbredelse og få knogler til at have en moderat mængde tilsyneladende plastisk deformation før brud. Derudover indeholder knogle en høj volumetrisk procentdel af organiske stoffer og vand, der får det til at opføre sig ikke-lineært før brud. Mange forskere brugte styrke eller kritisk stressintensitetsfaktor (brudsejhed) til at karakterisere knoglens mekaniske egenskab. Disse parametre tager imidlertid ikke højde for den energi, der bruges i plastisk deformation før knoglebrud. For nøjagtigt at beskrive de mekaniske egenskaber ved knogler anvendte vi elastisk-plast brudmekanik for at studere knoglens brudsejhed. J-integralet, en parameter, der estimerer både de energier, der forbruges i de elastiske og plastiske deformationer, blev brugt til at kvantificere den samlede energi, der blev brugt før knoglebrud. Tyve kortikale knogleprøver blev skåret fra midten af diafysen af kvæg lårben. Ti af dem var parate til at gennemgå tværgående brud, og de andre 10 var parate til at gennemgå langsgående brud. Prøverne blev fremstillet efter det apparat, der blev foreslået i ASTM E1820, og testet i destilleret vand ved 37 grader C. Det gennemsnitlige J-integral af de tværgående brudte prøver viste sig at være 6.6 kPa m, hvilket er 187% større end for langsgående brudte prøver (2,3 kPa m). Den energi, der blev brugt i plastisk deformation af de langsgående brudte og tværgående brudte kvægprøver, viste sig at være 3,6-4,1 gange den energi, der blev brugt i den elastiske deformation. Denne undersøgelse viser, at knoglens sejhed estimeret ved hjælp af J-integralet er meget større end sejheden målt ved hjælp af den kritiske spændingsintensitetsfaktor. Vi foreslår, at J integral-metoden er en bedre teknik til estimering af knoglens sejhed.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.

More: