静态拉伸对大鼠椎间盘髓核和纤维环的影响

背景:牵引在临床上用于椎间盘退变早期的治疗,但其对正常椎间盘的影响仍未可知,是直接造成椎间盘退变还是正向作用即是此次实验的观察要点。目的:建立大鼠尾椎椎间盘静态拉伸模型,观察静态拉伸对椎间盘髓核和纤维环的影响。方法:选用20只3月龄SD大鼠,采用外固定装置静态拉伸大鼠尾椎7/8、8/9、9/10椎间隙1 mm,6/7、10/11椎间盘作为对照;拉伸2,4,6,8周随机抽取5只大鼠进行尾椎椎间盘MRI T2加权扫描、组织切片染色、合成分解代谢RT-PCR基因检测,观察静态拉伸对椎间盘髓核和纤维环的影响。结果与结论:①大鼠尾椎椎间盘经过短期静态拉伸后,椎间盘髓核区的T2加权像信号增强;②整个拉伸期间,髓核区域髓核细胞生长状态良好,细胞间基质含量丰富,纤维环排布整齐;③RT-PCR结果显示,拉伸之后蛋白多糖基因表达升高,基质金属蛋白酶3表达降低,Ⅰ、Ⅱ型胶原基因表达降低,基质金属蛋白酶13表达升高,基质金属蛋白酶抑制剂1表达升高,这些基因结果也进一步表明拉伸使得蛋白多糖更趋向合成代谢状态,Ⅰ、Ⅱ型胶原更趋向于分解代谢状态;④结果提示静态拉伸有助于促进髓核区域蛋白多糖的合成代谢,使得水分得以维持。

单脚跳着陆任务中静态拉伸下肢不同部位对ACL损伤风险的急性影响

目的在单腿跳跃(优势腿DJD)任务中比较静态拉伸股直肌、腓肠肌、腘绳肌(ASS),静态拉伸腘绳肌(HSS),静态拉伸股直肌、腓肠肌(QTSS)对ACL损伤风险的急性影响。方法采用随机交叉设计来评估不同实验条件的影响。12名男性大学生运动员(年龄24±1.5岁;身高178.77±4.3 cm;体重70.98±6.73 kg)自愿参加了这项研究。为了确保80%的统计功效,使用G*Power 3.1.9.7软件计算了所需的样本量。统计学方法采用单因素方差分析。结果与控制组相比,ASS拉伸组和HSS拉伸组的生物力学变量(P>0.05)没有显著性影响,ASS拉伸组肌肉协同收缩程度(P>0.05)没有显著性影响。然而,QTSS拉伸组的外翻角(P<0.05),d=1.257、外翻力矩(P<0.05),d=2.236具有显著影响。HSS拉伸组肌肉协同收缩程度(P<0.05),d=1.259和QTSS拉伸组肌肉协同收缩程度(P<0.05),d=2.392具有显著性影响。结论ASS后不会增加ACL负荷,HSS和QTSS后ACL负荷减小,可能会降低ACL损伤风险。这些发现表明在高冲击力跳跃活动之前立即进行HSS和QTSS对于预防ACL损伤是有利的。练习者应将HSS和QTSS纳入高冲击力跳跃活动前的热身程序中。

树脂准静态拉伸黏弹性本构拟合与数值模拟

利用电子万能试验机开展了室温拉伸试验,在0.000667s^(-1)、0.003333s^(-1)、0.005333s^(-1)应变率下,研究树脂材料在准静态拉伸下的力学行为。试验结果表明,树脂材料(树脂质量:固化剂质量=3.7:1)在低应变率下的拉伸力学性能是率相关的,随应变率的升高,给定应变下的应力逐渐增大。扫描电镜(SEM)分析表明,随着应变率的升高,脆性断裂形貌特征越来越明显。采用广义非线性ZWT(朱-王-唐)本构模型描述树脂材料低应变下的拉伸力学行为,并由试验数据拟合得出一维、三维本构参数。将试验数据代入ABAQUS软件,模拟了不同应变率下的准静态拉伸试验,仿真结果与试验比较相符。

静态拉伸法测金属丝杨氏模量实验探究

静态拉伸法测量杨氏模量是大学物理实验教学中的一个重要的力学实验,文章中就此实验的几个问题进行了探究。

准静态拉伸过程中CoCrFeMnNi高熵合金显微组织的演变

采用电子背散射衍射技术,研究室温下CoCrFeMnNi高熵合金在准静态单向拉伸(应变速率为1×10^(-1)s^(-1))过程中显微组织的演变。结果表明:合金的变形机制主要是位错的滑移,同时伴随着少量的孪生。当应变约为0.81%时,合金开始出现新的Σ3孪晶界。晶向<001>附近的拉伸轴向<001>方向转动,形成弱的<001>//RD丝织构,符合Toylor模型,晶粒拉伸轴向<001>-<111>连线转动,符合Sachs模型。晶粒尺寸显著影响晶粒的转动速率,小尺寸晶粒转动最快,大尺寸晶粒次之,中等尺寸晶粒转动最慢。晶粒Schmid因子越大,晶粒的转动越快。

室温下TC11钛合金准静态拉伸力学性能实验研究

针对典型航空材料TC11钛合金的拉伸性能,采用准静态拉伸实验对不同应变率条件下的TC11钛合金的应力-应变关系进行了研究,利用扫描电镜分析了其拉伸断口形貌。实验结果表明:TC11钛合金具有一定的应变率敏感性,抗拉强度和屈服强度均会受到应变率的影响;准静态拉伸时TC11钛合金试样出现了颈缩现象,试样截面形状为杯锥状,试样断口存在光滑的剪切唇区和灰色的纤维区,其断裂属于韧性断裂,但是其韧性较差;TC11钛合金拉伸断口形貌主要为大小不一的韧窝,随着应变率的增大,试样拉伸断口韧窝的大小和深度均变小,同时出现了少量的撕裂棱和准解理面,试样的断裂机制为以韧性断裂为主和伴有准解理断裂。因此,在准静态拉伸条件下,TC11钛合金的力学行为与应变率有关。

对静态拉伸法测杨氏模量实验的改进及误差分析

由静态拉伸法结合光放大原理,用一次性增(减)砝码反复读取标尺刻度值的测量方案,对逐步增(减)砝码来测量钢丝微小伸长量的测量方法进行改进,通过对镜与标尺距离的控制,在保证微小伸长量测量质量的前提下,确定望远镜可视距离内的最佳镜与尺距离。由实验原理及其不确定度的分析,结合测量数据,计算出钢丝的杨氏模量。用置信概率为95%的不确定度对实验数据进行分析与评定,得到了较为合理的实验结果。

三维纺织复合材料准静态拉伸实验的有限元模拟

对三维机织角联锁结构复合材料进行了准静态拉伸测试,并通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对拉伸过程进行了有限元模拟。为了验证模拟结果的准确性,将模拟得到的结果与实验结果进行对比,结果表明:两者具有较好的一致性,材料的破坏模式也与实验结果相符,说明建立的有限元模型及设定的模型参数是正确的。

砂岩动静态拉伸力学性能试验与对比分析

通过对皖北矿区3个煤矿砂岩岩样加工成厚径比为0.5的圆盘试件,利用变截面分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,采用不同加载冲击气压驱动撞击杆高速运动,对圆盘试件实施不同加载速率下的动态劈裂拉伸试验,得到了3种砂岩试件的动态拉伸应力和应变率等力学参数,并与静态劈裂拉伸试验结果进行对比,分析了砂岩圆盘试件动静态劈裂破坏形态、动态拉伸应力与加载速率相关性规律;得到了试验冲击气压范围内砂岩动态拉伸应力强度与平均应变率之间近似为乘幂函数关系,比其静态拉伸应力强度提高2～3倍。对砂岩动静态拉伸力学性能研究做了一些有益的探索。

静态拉伸法测量弹性模量实验中钢丝直径和载荷的选择

静态拉伸法测定金属丝弹性模量实验中,钢丝以及载荷的选择存在很大的随意性,通过对钢丝在载荷作用下达到弹性极限的过程的分析,可以对钢丝直径的选择和载荷的选择提供指导性意见,消除可能由此带来的偏差。

金属固体材料杨氏模量的静态拉伸法测量改进

从金属固体材料(如:钢丝)长度、镜尺间距、光杠杆前后足间距和视伸长的测量等方面对现有的实验仪器和测试方法进行改进,降低了调节的难度,简化了实验操作,减小了实验误差,可以达到提高测量精确度的实验要求。

静态拉伸与下肢肌力锻炼在老年平衡能力中的意义

背景:进入老龄化社会后,通过改善老年人的平衡能力来预防跌倒,减少骨折等意外伤害的发生已经受到了各方面的广泛重视。目的:设计适合老年人的静态拉伸和下肢肌力相结合的运动方案并借以研究其对老年人平衡能力的影响。方法:对28名符合入选标准的老年人进行为期3个月的静态拉伸和下肢肌力训练,3次/周,60 min/次。训练前后分别用PRO-KIN平衡仪进行睁、闭眼双脚站立静态平衡能力评估;用闭目原地踏步和反复坐起测试进行动态平衡能力和下肢肌力的评估。对比分析前后两次测试结果。结果与结论:在睁眼状态下,锻炼前后的压力中心的X轴平均坐标、运动椭圆面积差异均有非常显著性意义(P<0.01);左右方向平均运动速度差异有显著性意义(P<0.05);闭目原地踏步测试脚触线时间和反复坐起时间均差异有非常显著性意义(P<0.01)。结果表明,静态拉伸与下肢肌力锻炼相结合能够有效提高老年人的平衡能力,可作为预防老年人跌倒的有效锻炼方式。

不同温度下有机玻璃厚板的准静态拉伸试验研究

为研究温度对有机玻璃厚板准静态拉伸力学性能的影响,得到有机玻璃的本构关系,设计了母材试件和带拼接缝试件,分别进行单轴拉伸试验,试验温度为-40~40℃.对比试件的真实和名义应力应变曲线,采用ZWT模型的非线性弹性部分表达式对试验结果进行拟合,并且对试件断口进行电镜扫面分析.试验结果表明,有机玻璃厚板的应力应变曲线表现出非线性,无屈服点,试件为脆性破坏.随着温度的升高,试件的极限强度和初始弹性模量均减小.带拼接缝试件的强度为母材试件强度的77.2%~89.6%.设计的有机玻璃试件强度较高,初始弹性模量偏小.拟合得到的本构方程能较好地描述有机玻璃厚板的本构关系.当温度高于0℃时,断口表面的河流花样变得明显.

HTPE/AP/Al/RDX推进剂的准静态拉伸力学性能

为研究HTPE/AP/Al/RDX推进剂在宽温域下的准静态力学性能,通过单轴拉伸试验获取了HTPE/AP/Al/RDX推进剂在温度-50~70℃及5种应变率下的应力—应变曲线,通过推进剂的断面形貌法分析了其损伤失效形式,分析了温度和拉伸速率对推进剂力学性能的影响规律,并拟合了相关力学性能主曲线。研究表明,随温度升高,HTPE/AP/Al/RDX推进剂的最大拉伸强度从-50℃的5.44MPa下降至70℃下的0.75MPa,断裂延伸率先升高后降低,常温最高可达75.9%,-50℃下最低仅有25.9%;随应变率增加,最大拉伸强度提高,如-50℃下从1.99MPa提高到5.44MPa,断裂延伸率变化较为复杂;HTPE/AP/Al/RDX推进剂的断裂发生了脆-韧转变,推进剂在常温和高温下的损伤主要以脱湿为主;在低温下的损伤主要为黏合剂基体撕裂和填料的穿晶断裂,且随应变率增加,填料的穿晶断裂更显著。建立的力学性能主曲线可对HTPE推进剂在-50℃至70℃的宽温域内不同应变速率下的最大拉伸强度进行预测,为装药结构完整性分析提供数据帮助,为HTPE推进剂的实际应用奠定基础。

静态拉伸训练不同阶段对男性排球运动员踝关节动力学及下肢缓冲特征的影响

目的:测试静态拉伸训练前、后男性青年排球运动员踝关节跖-背屈动作和落地缓冲动作生物力学参数,分析静态拉伸对踝关节动力学及下肢缓冲特征影响的机制及意义。方法:22名健康男性青年高水平排球运动员随机分为实验组和对照组,对实验组进行36组下肢静态拉伸训练。分别于训练前、12组训练后、24组训练后、36组训练后、停训4周恢复期后测试踝关节跖-背屈动力学和缓冲期下肢及下肢各关节动力学、运动学数据,同步测试小腿后肌群影像学。结果:12组训练后至恢复期踝关节跖-背屈范围增加非常显著(P<0.01),小腿后肌群被动刚度显著降低(P<0.05),二者的增加/降低率%于36组训练后改变最明显(P<0.05),且变化率%之间呈非常显著正相关(P<0.01)。训练后小腿后肌群滞后%明显降低(P<0.05),肌腱弹性回缩率%明显升高(P<0.05),且二者之间呈显著负相关(P<0.05)。下肢刚度显著降低(P<0.05),髋、膝、踝关节做功均显著增加(P<0.05),训练各阶段踝关节做功贡献度均最大(P<0.05)。结论:静态拉伸训练早期即可通过降低肌肉-肌腱复合体被动刚度而增加关节活动范围和通过降低滞后而提高肌腱弹性回缩率并保持至恢复期,提示,静态拉伸训练急性期和慢性期均能提高肌肉-肌腱复合体的柔韧性及肌腱的弹性能利用率,从而有利于提高拉长-缩短周期运动表现。训练后各阶段下肢刚度降低的同时各关节缓冲吸能增加且踝关节是吸能的主要部位,提示,静态拉伸可通过调整缓冲模式、提高关节能量吸收、增效踝关节作用降低排球运动员下肢损伤的风险。

髌腱弹性蛋白降解对其准静态拉伸力学性能的影响

背景:髌腱是维持膝关节稳定的重要结构,在拉伸作用下表现出特有的非线性力学特性,但是弹性蛋白在拉伸载荷下对髌腱力学行为的影响尚不清楚。目的:通过弹性蛋白的靶向酶处理,研究弹性蛋白对髌腱力学性能的影响。方法:(1)将30个40-50 mg新鲜猪髌腱平均分配到5种不同弹性蛋白酶浓度(0,1,5,10,20 U/m L)中孵育以及在5个不同的时间(0,1,4,6,12h)的弹性蛋白酶溶液中孵育,最后检测弹性蛋白含量。(2)将髌腱分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中处理8h,进行Verhoeff VanGieson(VVG)染色和Masson染色。(3)将20个新鲜猪髌腱随机分为PBS对照组和弹性蛋白酶处理组(弹性蛋白酶组),在试样表面标记9个点后进行纵向拉伸及应力松弛实验,使用光学非接触法计算标记点的位移用于后续应变分析并计算应力;然后将试样分别在PBS溶液、5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h,再次进行同样的力学测试。结果与结论:(1)在5 U/m L弹性蛋白酶溶液中孵育8 h可以满足此次实验要求;(2)与处理前相比,PBS组和酶处理组的组织拉伸应力显著降低,均降低约40%(P<0.001,P<0.01);与处理前相比,处理后的松弛百分比显著增加,前后相差约12%(P<0.05);在归一化的平均应力-时间曲线上,酶处理组比PBS组应力降低更大,两者相差约16%(P<0.0001);(3)以上结果表明,弹性蛋白在髌腱的拉伸力学特性及黏弹性特性中起到重要作用,进一步补充了对多尺度肌腱结构-功能关系的理解,这有利于未来对微观结构本构模型的发展和改进,以模拟髌腱病变及手术干预。

间歇静态拉伸训练对跖屈肌神经-生物力学特征的急性和慢性影响

目的:测试间歇跖屈肌静态拉伸训练前和训练停止后不同时期男性青年排球运动员踝关节运动学、动力学、神经反射和肌肉活性数据,观察间歇静态拉伸训练对跖屈肌神经-生物力学特征的急性和慢性影响,并分析影响因素。方法:将22名健康男性青年排球运动员随机分为试验组和对照组,对试验组进行为期8周的跖屈肌间歇静态拉伸训练,分别于训练前、停训后第1周和停训后第5周,测试比目鱼肌诱发电位、踝关节动力学及原地垂直纵跳动作相关参数。结果:试验组停训后第1周H/T反射显著降低,停训后第5周没有显著差异;停训后第1周和第5周最大背屈角度显著增加,跖屈肌被动刚度和滞后显著降低;停训后第1周和第5周纵跳腿刚度显著降低。结论:间歇静态拉伸训练急性期主要通过抑制紧张性反射、降低跖屈肌被动刚度和滞后提高踝关节柔韧性;停训后慢性期降低了的跖屈肌被动刚度和滞后是维持踝关节较高柔韧性的主要因素;停训后急性和慢性期降低了的离心收缩加速度和腿刚度是影响跖屈肌爆发力发展的重要因素。

准静态拉伸下PBX力学性能的三维细观模拟

为了研究PBX在准静态拉伸下的力学响应行为,探索细观结构对力学性能的影响规律及机制,采用有限元计算方法,结合双线性内聚力模型,基于自编程序构建的PBX三维细观模型,研究了在单轴拉伸条件下颗粒体积分数、颗粒尺寸以及界面性能3个细观参数对PBX力学性能的影响。结果表明,三维模拟获得的宏观力学性能与实验数据能够较好吻合。此外,还发现颗粒体积分数增加会导致杨氏模量显著增加,同时也会导致抗拉强度升高,颗粒体积分数从61.2%增加至95.6%使得抗拉强度升高了38.9%,增加颗粒尺寸则会导致抗拉强度降低,颗粒尺寸从120μm增加到160μm,使其抗拉强度降低了13%;界面性能对抗拉强度的影响最为显著,当界面强度从0.5MPa升至5MPa时,抗拉强度从2.58MPa升至6.82MPa,说明相比于颗粒体积分数及尺寸,改善界面性能是提升PBX抗拉强度更为有效的方法。

静态拉伸法测量金属丝杨氏弹性模量实验结果的偏差分析

本文讨论了在静态拉伸法测金属丝杨氏弹性模量实验中影响实验结果的可能因素及减小相应误差的方法.用改进后的方法进行实验,可获得更加精确的结果.对实验操作方法及仪器设计的改进提出了建议.