文献类型：期刊文章

作　　者：武晓刚[1] 于纬伦[1] 王兆伟[1] 王宁宁[1] 岑海鹏[1] 王艳芹[1] 陈维毅[1]

Wu Xiaogang Yu Weilun Wang Zhaowei Wang Ningning Cen Haipeng Wang Yanqin Chen Weiyi(Shanxi Key Lab. of Material Strength ＆ Structural lmpact, College of Mechanics, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 0300240, Chin)

机构地区：[1]太原理工大学力学学院,材料强度与结构冲击山西省重点实验室,太原030024

出　　处：《力学学报》

基　　金：国家自然科学基金(11302143,11572213,11632013);山西自然科学基金(2014021013);山西省高等学校创新人才支持计划(143230146-S);山西省高等学校科技创新项目(2014116);大连理工大学精细化工国家重点实验室开放课题基金(KF1511)资助项目

年　　份：2016

卷　　号：48

期　　号：5

起止页码：1208-1216

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2014、CSCD、CSCD2015_2016、EI(收录号：20164102893508)、IC、JST、MR、RCCSE、SCOPUS、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：骨组织受力变形后其内部液体就会流动,同时在其微观结构——骨单元壁中扩散,并进一步产生一系列与骨液流动相关的物理效应,如流体剪切应力、流动电位等,这些物理效应被细胞感知并做出破骨或成骨等反应,来使骨适应外部载荷环境.鉴于骨组织产生的内部液体流动很难实验测定,理论模拟是目前的主要研究手段.基于骨单元的多孔弹性性质建立了骨小管内部液体的流动模型,该模型将骨单元所受的外部载荷与骨小管内部液体的压力、流速、流量和切应力联系起来,并进一步可以研究其力传导与力电传导机制.骨小管模型的建立分别基于中空和考虑哈弗液体的骨单元模型,并考虑了骨单元外壁的弹性约束和刚性位移约束两种边界条件.最终得到骨单元在外部轴向载荷作用下,骨小管内部液体的流量及流体切应力的解析解.结果表明:骨小管中的液体流量与流体切应力都正比于应变载荷幅值和频率,并由载荷的应变率决定.因此应变率可以作为控制流量和流体切应力的一种生理载荷因素.流量随着骨小管半径的增大而非线性增大,而流体切应力则随着骨小管半径的增大而线性增大.此外,在相同的载荷下,含哈弗液体的骨单元的模型中,骨小管中液体的流量和切应力均大于中空骨单元模型.

关 键 词：骨小管  流量  流体切应力 多孔弹性  骨单元  

分 类 号：R318.01[生物医学工程类]