基于真实模型的矿岩散体三维孔隙流数值模拟(英文)

利用X光CT技术采集矿岩散体图像,结合数字图像处理技术和有限元技术构建了表征介质真实孔隙结构的三维物理模型,利用此模型进行颗粒间孔隙流的三维数值模拟,分析堆浸散体孔隙内溶液流速和压力分布规律,并计算出介质的水力传导系数。模拟结果表明溶液流动行为在很大程度上受到孔隙大小及拓扑结构的制约,介质内同时存在明显的优势流和浸出盲区,最高流速出现在具有高压降的细小孔隙处。根据模拟结果计算出的水力传导系数与室内实验测试结果具有相同数量级,说明了模型的有效性。实现了细观尺度与宏观尺度的结合,所构建的模型能应用于堆浸过程其它规律的计算机模拟。     

生物软组织力学测试及相关理论研究

合理的本构模型及正确的材料参数是进行有效数值计算以及靶标制备来表征生物软组织高速撞击下力学响应的前提方法。对典型的生物软组织及材料力学测试方法从单一加载模式拓展到剪切加载乃至混合加载进行了阐述,均进行详细的理论推导并得到各个模式下的主伸长。结果表明：基于各个加载模式下的主伸长,可以得到应力主面、形变最大值及方向来评估生物软组织及其对应仿生靶标的最大受力面及破坏程度等,便于深入探索生物软组织细观结构及模拟材料设计与其宏观力学性能相关性规律,旨在建立更加科学合理的人体仿生靶标。     

3类面型下颌骨应力分布的数值研究

针对不同下颌骨结构对应力分布的影响问题,基于面型与下颌骨结构的关系,选择3类面型（尖型、方型和圆型）的下颌骨,建立3维有限元模型。比较分析了3类面型下颌骨的位移、应力及肌肉力分布规律和差异。结果发现,不同面型所对应的下颌骨具有一定的构型特征。圆型的前后径距显著低于方型和尖型,但其对位移、应力分布和肌肉力等的影响不显著。方型面型下颌骨的升支高度明显高于圆型和尖型,其位移、应力和肌肉力均显著低于圆型和尖型。说明不同下颌骨结构对应力分布的影响是存在的,但不同的结构差异,其影响是不同的。因此,为了使有限元结果更合理和具有可比性,对临床有更明确的指导作用,深人细致地研究不同构型下颌骨对应力分布的影响规律,建立下颌骨有限元模型的量化标准是非常必要的。     

颞下颌关节内软组织的模拟方式

对比分析关节盘周围软组织的不同模拟方式对颞下颌关节（TMJ）内各结构的位移和应力分布的影响。选择一位无TMJ症状的志愿者,基于其头部CT扫描建立下颌骨和TMJ的3维有限元模型,关节盘周围软组织分4种方式进行模拟,关节盘及其周围软组织和关节软骨层间考虑接触,施加正中咬合的载荷。结果表明,将关节盘周围软组织建立为实体模型,使得关节盘偏离正常位置,且TMJ的功能区（髁突前斜面-关节盘中带-关节结节后斜面）都是低应力区。将双板区建立为实体模型,关节盘接近正常的位置,但仍没体现出TMJ的功能区应力较高的现象。用非线性缆索元来模拟关节盘前、后附着,关节盘处于正常位置,且髁突和颞骨的最大应力都出现在前部区域,关节盘的最大应力出现在中带。当研究重点是TMJ时,应该采用缆索元来模拟双板区和关节盘前附着,同时考虑关节盘与关节软骨层之间的接触。     

基于内侧半月板结构设计的仿生假体有限元分析

基于人体内侧半月板结构设计了游离式仿生内侧半月板假体,置换临床中无法修复的半月板.通过三维有限元分析方法,对假体进行了力学分析,验证了其可行性.数据结果显示,与健康半月板相比,半月板假体应力较高,两组模型高应力分布区域均在内侧中后部;所设计的半月板假体与健康半月板具有相似的生物力学性能.数据结果验证了假体的主要优势在于,其不需要额外固定模式,因而避免了因假体固定失效造成的失败.     

聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面修饰及在细胞培养中的应用

文章给出了几种应用较多的聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面修饰方法,包括表面改性和表面图案化。研究发现,等离子处理和明胶涂层两种方法结合能有效改善PDMS表面的亲水性。PDMS表面力学性质及图案拓扑结构能够对细胞的生长产生影响。PDMS表面改性的长效性和表面图案对细胞的影响机制还有待进一步研究。     

重力矢量对骨细胞自噬影响的初探

自噬是细胞降解自身成分并重新利用具有多种生理功能的过程,许多原因会导致细胞自噬。模拟微重力会引起细胞自噬增强,但对单一重力矢量对自噬作用的影响研究较少。本研究选择力学敏感骨细胞MLO-Y4,应用激光共聚焦显微镜和透射电镜观察细胞自噬,通过改变细胞培养基底取向方法,比较重力矢量与饥饿对骨细胞自噬作用的影响。结果表明,饥饿可以诱导正置与倒置组细胞发生明显自噬,重力矢量或者说单纯改变培养基底取向并不能诱导MLO-Y4细胞自噬的发生。