本文主要研究内容
作者杨敏（2019）在《医用纳米粒子射流喷雾式冷却生物骨微磨削热力学作用机理与温度场动态模型》一文中研究指出：微磨削是骨外科手术中常见和基本的操作,临床神经外科医生采用生理盐水滴灌式微磨削实现对骨组织的去除,冷却效率低、手术区域能见度差,凭经验调整磨削用量易导致手术温度过高,而人体骨及神经、血管都极易受到高温的影响;磨削温度过高引起的骨坏死、神经不可逆的热损伤是骨外科手术的瓶颈问题之一。同时,生物骨组织作为一种结构复杂的硬脆材料,在磨削过程中伴随着大量的微裂纹产生,微裂纹极易扩展连通导致骨断裂;机械应力过大引起的骨裂纹损伤(力损伤)是外科骨磨削的另一技术瓶颈,严重限制了微磨削在外科手术中的应用。而骨组织去除过程中热损伤及力损伤问题的本质及科学本源都可归结为机械工程的热力学问题,依此,本文提出一种纳米粒子射流喷雾式冷却生物骨微磨削新工艺,借鉴机械工程领域对磨削热损伤及裂纹损伤的抑制措施,解决外科骨手术的瓶颈,为临床外科骨手术避免或降低热力损伤提供理论指导与技术支持。为此,本文开展了纳米粒子射流喷雾式冷却生物骨微磨削热力学作用机理的研究,研究了微磨削区纳米粒子射流对流传热机理,揭示了纳米级固体粒子强化换热机制,建立了纳米粒子射流喷雾冷却条件下的对流换热系数数学模型;揭示了微磨削区热量分配机制,建立了纳米粒子射流喷雾冷却微磨削区热分配系数模型;研究了硬脆生物骨材料微磨削力学行为,建立了生物骨微磨削尺寸效应下的最小切屑厚度模型;揭示了硬脆骨材料应力传递及裂纹扩展机理,建立了延-脆转变临界未变形切屑厚度模型,揭示了生物骨延性域去除动态热源分布规律;在此基础上,建立了纳米粒子射流喷雾冷却生物骨微磨削温度场动态模型。论文主要包括以下内容:(1)研究了微磨削区纳米粒子射流喷雾液滴对流传热机理,揭示了喷雾液滴粒径概率密度分布机制,探索了射流参数对喷雾边界的影响规律;采用韦伯数及拉普拉斯数分析了液滴撞击热源表面后的动态行为,对有效换热液滴粒径进行了概率统计分析;探索了单颗纳米流体液滴换热系数,在此基础上,建立了纳米粒子射流喷雾冷却条件下的对流换热系数模型,探索了射流参数、液滴铺展特性参数对对流换热系数的影响规律。(2)设计并搭建了符合喷雾式冷却边界条件的对流换热系数测量系统,解决了目前管内对流换热系数测量不符合实际喷雾式冷却工况,导致喷雾式冷却对流换热系数测量误差大的瓶颈问题;分析了测量系统的测量误差,通过测量纯生理盐水喷雾及不同医用纳米粒子射流喷雾冷却的对流换热系数,分析了对流换热系数理论模型的误差;揭示了纳米级固体粒子在微磨削区的强化换热机制。(3)研究了硬脆生物骨材料延性域去除机理,揭示了骨材料微磨削力学行为,探索了生物骨微磨削延性域去除未变形切屑厚度阈值分布规律;基于应变梯度塑性理论,建立了生物骨微磨削尺寸效应下的最小切屑厚度数学模型;揭示了硬脆骨材料应力传递及裂纹扩展机理,基于断裂力学理论建立了延-脆转变临界未变形切屑厚度数学模型。(4)研究了生物骨材料延性域去除未变形切屑厚度阈值区间,搭建了单颗磨粒划擦实验平台,采用与人体骨力学性能最相近的新鲜牛股骨对硬脆骨材料延性域去除机理进行了实验研究;综合采用磨削力比、单位磨削力及比磨削能随单颗磨粒未变形切屑厚度的变化趋势,判定了硬脆骨材料微磨削行为,分析了生物骨材料最小切屑厚度及延-脆转变临界未变形切屑厚度模型精度;揭示了纳米粒子的抗磨减摩机制对生物骨材料延性域去除未变形切屑厚度阈值区间的影响规律。(5)揭示了微磨削区热量分配机制,基于纳米粒子射流对流传热机理,建立了热分配系数模型;分析了生物骨材料去除方式对微磨削区能量产生及消耗形式的影响机制,建立了骨延性域去除动态热流密度模型;在此基础上,建立了纳米粒子射流喷雾冷却生物骨微磨削温度场动态模型;采用有限差分方法分析了骨干磨削热损伤域。(6)研究了纳米粒子射流生物骨微磨削温度场,搭建了纳米粒子射流喷雾冷却生物骨微磨削实验平台,通过测量骨微磨削力及骨表面不同测量点的温度,分析了纳米粒子射流喷雾式生物骨微磨削温度场动态模型精度;研究了骨材料微磨削温度场动态特性,揭示了纳米粒子粒径及浓度对骨微磨削温度的影响规律。
Abstract
wei mo xiao shi gu wai ke shou shu zhong chang jian he ji ben de cao zuo ,lin chuang shen jing wai ke yi sheng cai yong sheng li yan shui di guan shi wei mo xiao shi xian dui gu zu zhi de qu chu ,leng que xiao lv di 、shou shu ou yu neng jian du cha ,ping jing yan diao zheng mo xiao yong liang yi dao zhi shou shu wen du guo gao ,er ren ti gu ji shen jing 、xie guan dou ji yi shou dao gao wen de ying xiang ;mo xiao wen du guo gao yin qi de gu huai si 、shen jing bu ke ni de re sun shang shi gu wai ke shou shu de ping geng wen ti zhi yi 。tong shi ,sheng wu gu zu zhi zuo wei yi chong jie gou fu za de ying cui cai liao ,zai mo xiao guo cheng zhong ban sui zhao da liang de wei lie wen chan sheng ,wei lie wen ji yi kuo zhan lian tong dao zhi gu duan lie ;ji xie ying li guo da yin qi de gu lie wen sun shang (li sun shang )shi wai ke gu mo xiao de ling yi ji shu ping geng ,yan chong xian zhi le wei mo xiao zai wai ke shou shu zhong de ying yong 。er gu zu zhi qu chu guo cheng zhong re sun shang ji 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gu cai liao wei mo xiao li xue hang wei ,jian li le sheng wu gu wei mo xiao che cun xiao ying xia de zui xiao qie xie hou du mo xing ;jie shi le ying cui gu cai liao ying li chuan di ji lie wen kuo zhan ji li ,jian li le yan -cui zhuai bian lin jie wei bian xing qie xie hou du mo xing ,jie shi le sheng wu gu yan xing yu qu chu dong tai re yuan fen bu gui lv ;zai ci ji chu shang ,jian li le na mi li zi she liu pen wu leng que sheng wu gu wei mo xiao wen du chang dong tai mo xing 。lun wen zhu yao bao gua yi xia nei rong :(1)yan jiu le wei mo xiao ou na mi li zi she liu pen wu ye di dui liu chuan re ji li ,jie shi le pen wu ye di li jing gai lv mi du fen bu ji zhi ,tan suo le she liu can shu dui pen wu bian jie de ying xiang gui lv ;cai yong wei bai shu ji la pu la si shu fen xi le ye di zhuang ji re yuan biao mian hou de dong tai hang wei ,dui you xiao huan re ye di li jing jin hang le gai lv tong ji fen xi ;tan suo le chan ke na mi liu ti ye di huan re ji shu ,zai ci ji chu shang ,jian li le na mi li zi she liu pen wu leng que tiao jian xia de dui liu huan re ji shu mo xing ,tan suo le she liu can shu 、ye di pu zhan te xing can shu dui dui liu huan re ji shu de ying xiang gui lv 。(2)she ji bing da jian le fu ge pen wu shi leng que bian jie tiao jian de dui liu huan re ji shu ce liang ji tong ,jie jue le mu qian guan nei dui liu huan re ji shu ce liang bu fu ge shi ji pen wu shi leng que gong kuang ,dao zhi pen wu shi leng que dui liu huan re ji shu ce liang wu cha da de ping geng wen ti ;fen xi le ce liang ji tong de ce liang wu cha ,tong guo ce liang chun sheng li yan shui pen wu ji bu tong yi yong na mi li zi she liu pen wu leng que de dui liu huan re ji shu ,fen xi le dui liu huan re ji shu li lun mo xing de wu cha ;jie shi le na mi ji gu ti li zi zai wei mo xiao ou de jiang hua huan re ji zhi 。(3)yan jiu le ying cui sheng wu gu cai liao yan xing yu qu chu ji li ,jie shi le gu cai liao wei mo xiao li xue hang wei ,tan suo le sheng wu gu wei mo xiao yan xing yu qu 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论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自青岛理工大学的杨敏，发表于刊物青岛理工大学2019-09-23论文，是一篇关于磨削论文,纳米粒子射流论文,生物骨论文,对流换热论文,延性域去除论文,青岛理工大学2019-09-23论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自青岛理工大学2019-09-23论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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