1998 Fiscal Year Annual Research Report
生体骨の力学適応現象の解明と材料構造の最適設計の応用(階層構造性に着目して
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10650088
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 正夫 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (40163571)
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| Keywords | バイオメカニクス / 骨 / 構造設計 |
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| Research Abstract |
海綿骨骨梁構造の構造特性,力学特性の解析,並びに骨梁構造における残留応力解析に関連して,以下の項目について研究を行った.また,海綿骨のように微視構造を持つ構造物の剛性設計について検討を開始した.
・海綿骨の骨梁構造を,検査線に基づく平均切断長さ解析算出した特徴量から,骨梁構造を格子構造としてモデル化する場合のモデルパラメータについて検討した.直交格子並びに斜交格子セルの,均質化された力学特性を解析した結果,直交格子並びに交差角度が直角に近い範囲の斜交格子セルは,海綿骨のメゾスケールの力学モデルとして有用であることがわかった.
・海綿骨の骨梁における残留応力解析のために,骨梁切断による残留応力測定の可能性について実験的に検討した.皮質骨表面に貼付した小型防水ひずみゲージにより,皮質骨海綿骨試験片状態から,海綿骨骨梁を逐次切断することにより皮質骨に変形が生じることを観察した.これは,骨梁に残留応力が内在することを示唆するものである.
・連続体構造の剛性設計に内部構造を考慮し,変形の進行に伴う内部構造変化を導入することで,線形特性素材による可変剛性設計について検討した.内部構造の力学特性は,格子構造を均質化する事でモデル化し,指定された外部付加レベルを剛性の切替え点とする最適設計問題を定式化し,簡単なケーススタディを通じて,その可能性を示した.
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