磨牙中微管方向对结构损伤的影响

指出了人的牙齿在咀嚼中承受着变化多样的载荷,牙齿多孔的微观结构对结构损伤有着一定的影响。根据扫描电镜观察牙齿的微观结构,建立了3种二维的微观模型:椭圆微管长轴平行于圆周切向的周向椭圆孔洞模型、椭圆微管长轴平行于圆周径向的径向椭圆孔洞模型,以及微管为圆形的圆形孔洞模型。通过渐进损失讨论了微管排列方向对抵抗裂纹损伤的影响。结果表明:周向椭圆孔洞模型能有效增强牙齿抵抗微裂纹扩展的能力。这些结果对于天然复合材料的研究以及工程材料的应用有一定的指导作用。     

鹿角各向异性力学性质及断面的分形分析

指出了鹿角是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白构成的生物复合材料。为研究鹿角微观结构与其力学性质的联系,选取了梅花鹿鹿角作为实验材料,分别取了鹿角密质骨部分沿三个不同方向的试样,通过材料测试机对试样的弯曲力学性能进行了测试,并对微观结构特征进行了扫描电子显微镜(SEM)观察。结果表明:鹿角密质骨的力学性能和试样的方向密切相关,即横向试样具有较大的断裂强度,弹性模量和断裂功,而纵向和径向试样的断裂强度、弹性模量和断裂功小于横向试样。这是由鹿角的微观结构特点影响的。根据分形原理,利用盒子法得到了不同方向试样的断面分形维数,结果显示,在横向断裂试样表面的分形维数和断裂能明显大于纵向和径向试样的值。这和力学实验结果一致。