The effect of loading rate on the development of early damage in articular cartilage.
関節軟骨における初期損傷発生に対する負荷速度の影響 (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- 未確定
- 出版年
- 2017
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
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- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
本研究は、軟骨の損傷がひずみ速度に依存するかどうかを、ひずみ依存性の損傷モデルを用いて有限要素解析により検討した。コラーゲンと非線維性マトリックスを組み込み、各成分にひずみ依存性の損傷機構を導入した。異なるひずみ速度での圧痕試験をシミュレーションした結果、コラーゲン損傷はひずみ速度の増加に伴い21%から42%へ増加したが、非線維性マトリックス損傷は72%から34%へ減少した。損傷は試料高さの約20%の深さで発生し始め、低速および中程度の負荷で顕著であった。しかし、圧縮終了時には120 mm/minの速度で表面に最も深刻な損傷が生じた。結論として、損傷がひずみ依存性のみで生じる場合でも、軟骨の損傷位置と程度はひずみ速度に強く依存し得ることが示された。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
Experimental reports suggest that cartilage damage depends on strain magnitude. Additionally, because of its poro-viscoelastic nature, strain magnitude in cartilage can depend on strain rate. The present study explores whether cartilage damage may develop dependent on strain rate, even when the presented damage numerical model is strain-dependent but not strain-rate-dependent. So far no experiments have been distinguished whether rate-dependent cartilage damage occurs in the collagen or in the non-fibrillar network. Thus, this research presents a finite element analysis model where, among others, collagen and non-fibrillar matrix are incorporated as well as a strain-dependent damage mechanism for these components. Collagen and non-fibrillar matrix stiffness decrease when a given strain is reached until complete failure upon reaching a maximum strain. With such model, indentation experiments at increasing strain rates were simulated on cartilage plugs and damage development was monitored over time. Collagen damage increased with increasing strain rate from 21 to 42 %. In contrast, damage in the non-fibrillar matrix decreased with increasing strain rates from 72 to 34 %. Damage started to develop at a depth of approximately 20 % of the sample height, and this was more pronounced for the slow and modest loading rates. However, the most severe damage at the end of the compression step occurred at the surface for the plugs subjected to 120 mm/min strain rate. In conclusion, the present study confirms that the location and magnitude of damage in cartilage may be strongly dependent on strain rate, even when damage occurs solely through a strain-dependent damage mechanism.
MeSH
DOI 10.1007/s10237-016-0815-0
PMID 27514541
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