轴向压缩载荷下老年和青年大鼠尺骨表面应变仿真及测量的实验研究

Experimental study on simulation and measurement of strain on ulna surface of aged and young adult rats under axial compression load

二维码有效期 120s

摘要目的:采用基于Micro-CT三维重建的有限元分析和应变片测量相结合的方法探究轴向压缩载荷下老年和青年大鼠尺骨表面的应变分布情况.方法:选取老年(22月龄)和青年(3月龄)SPF级雄性SD大鼠,依次使用Mimics Research 19.0、Geomagic Studio 2014和SolidWorks 2019软件对大鼠右前肢的Micro-CT图像数据进行处理,建立尺骨和桡骨三维有限元模型,然后使用Abaqus 6.14-4软件进行有限元分析计算.使用课题组前期研制的小动物长骨轴向压缩应力载荷加载系统的应变测量模块对老年和青年大鼠的尺骨表面进行应变片测量,比较有限元分析和应变片测量的结果.结果:有限元分析结果显示,老年和青年大鼠应变最大处均位于尺骨远端骨干,为使尺骨表面相同位置(远端1/3处)的最大压缩应变达到3500με,分别需要对老年大鼠和青年大鼠施加约20和38N的轴向压缩载荷.应变片测量结果显示,为使尺骨远端1/3处表面应变达到-3500με,应分别对老年和青年大鼠施加约19和35N的轴向压缩载荷.应变片测得数据与有限元分析结果的偏差维持在10％以内,进一步证实了有限元分析的有效性和可靠性.结论:轴向压缩载荷下老年和青年大鼠尺骨表面的应变趋势一致,为在尺骨表面达到相同应变老年大鼠相比青年大鼠需施加更高的载荷强度.