基本信息
- 項目名稱：
- 復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性統(tǒng)計性能分析研究
- 小類：
- 數理
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 復合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料。斷裂韌性統(tǒng)計性能對于臨床應用具有重要的參考價值。本項目在介紹材料制備和試驗的基礎上，進行了分布擬合檢驗，得到裂紋敏感性較強、分散性較大的結論。本項目分析斷裂韌性可靠度的置信區(qū)間變化規(guī)律，隨置信度γ的增加，中位數減小，裂紋敏感性增加，離散性減小，置信區(qū)間也隨之減小。鑒于試件尺寸大小不僅涉及到斷裂韌性的測試，而且影響測量值的大小和分散性，存在著尺寸關系和換算問題。
- 詳細介紹：
- 復合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料，廣泛應用于醫(yī)學臨床，如制作人造齒根、人造骨、骨充填材料等。脆性是其致命弱點，斷裂韌性是其重要的力學性能指標，對于臨床應用具有重要的參考價值，具有較大的分散性，并且試件尺寸影響著測量值的大小和分散性。 本項目在介紹材料制備和試驗的基礎上，進行了分布擬合檢驗，得到了試驗數據服從尺度參數β=0.527369和形狀參數α=5.24317的二參數威布爾分布、裂紋敏感性較強、分散性較大的結論以及斷裂韌性可靠度的置信區(qū)間變化規(guī)律。限于試驗條件，試驗僅用了較小的試件。鑒于試件尺寸的大小不僅涉及到斷裂韌性的測試問題，而且影響到測量值的大小和分散性，存在著尺寸關系和換算問題。本項目在討論威布爾分布概率特性的基礎上，通過數學推導，提出了尺寸效應的統(tǒng)計模型，為斷裂韌性的測試探討了新的思路和可能性。 實際應用價值是：可以方便地選用適當尺寸的試件進行斷裂韌性測試，并根據尺寸效應預測其實際斷裂韌性數值，以便進行可靠性分析。 現實意義是：對于一些由于尺寸問題難以開展測試的情況，可以根據尺寸效應，預測其實際斷裂韌性數值。 論文“The Experiment for the Fracture Toughness of the Compound Bioceramic and the Analysis for the Confidence Level of Its Reliability”已被EI檢索，其EI收錄號：20110313586378。 論文“The Statistic Analysis for the Behavior of the Fracture Toughness of the Compound Bioceramic Artificial Bone” 已被Artificial Organs 接受，并定于2011年10月刊出，其DOI號為10.1111/j.1525-1594.2011.01232.x. Artificial Organs為SCI刊源，其影響因子為1.827。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 作品撰寫的目的：通過對復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的統(tǒng)計特性研究，進行復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的可靠性分析和研究，并探討斷裂韌性的尺寸效應問題。 作品撰寫的基本思路：在對復合生物陶瓷人工骨材料制備和斷裂韌性試驗的基礎上，進行分布擬合檢驗，討論其統(tǒng)計分布，分析其可靠度和置信區(qū)間，并通過威布爾分布的統(tǒng)計模型及理論推導，對其斷裂韌性測試的尺寸效應進行分析研究。
科學性、先進性及獨特之處
- 1. 復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性試驗數據服從二參數威布爾分布。 2. 根據置信限等同性原理，求得考慮可靠度和置信度時復合生物陶瓷材料斷裂韌性的數值和置信區(qū)間，從而可以對其進行可靠性分析和研究。 3. 通過威布爾分布的統(tǒng)計模型，分析復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的尺寸效應問題，從而解釋并解決試件尺寸對斷裂韌性測試的影響問題。
應用價值和現實意義
- 1. 對于正確合理使用復合生物陶瓷人工骨，進一步改善其力學性能具有重要理論意義和應用價值。 2. 通過威布爾分布統(tǒng)計模型分析復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的尺寸效應問題。 實際應用價值是：可以方便地選用適當尺寸試件進行斷裂韌性測試，并根據尺寸效應預測其實際斷裂韌性數值，以便進行可靠性分析。 現實意義是：對于一些由于尺寸問題，難以開展測試情況，可以根據尺寸效應，預測其實際斷裂韌性數值。
學術論文摘要
- 復合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料，廣泛應用于醫(yī)學臨床。斷裂韌性的統(tǒng)計性能對于臨床應用具有重要的參考價值。論文在介紹材料制備和試驗的基礎上，進行了分布擬合檢驗，得到了試驗數據服從尺度參數β=0.527369和形狀參數α=5.24317的二參數威布爾分布以及裂紋敏感性較強、分散性較大的結論。論文分析了斷裂韌性可靠度的置信區(qū)間變化規(guī)律，隨置信度γ的增加，中位數減小，裂紋敏感性增加，離散性減小，置信區(qū)間也隨之減小。限于試驗條件，試驗僅用了較小的試件。鑒于試件尺寸的大小不僅涉及到斷裂韌性的測試，而且影響測量值的大小和分散性，存在著尺寸關系和換算問題。論文在威布爾分布概率特性的基礎上，通過數學推導，提出了尺寸效應的統(tǒng)計模型，為斷裂韌性的測試探討了新的思路和可能性。
獲獎情況
- 1. 論文“The Experiment for the Fracture Toughness of the Compound Bioceramic and the Analysis for the Confidence Level of Its Reliability” 發(fā)表于國際會議“2010 International Conference on Frontiers of Manufacturing and Design Science”，并且已被EI，ISTP檢索，下附由工程索引（EI）收錄證明，EI收錄號：20110313586378。 2. 論文“The Statistic Analysis for the Behavior of the Fracture Toughness of the Compound Bioceramic Artificial Bone” 已被國際期刊Artificial Organs 接受，并將定于2011年10月刊出。其DOI號為10.1111/j.1525-1594.2011.01232.x.國際期刊Artificial Organs為SCI刊源，其影響因子為1.827。 下附Artificial Organs 主編Paul S. Malchesky 簽名的錄用通知書。 3. 該作品獲得了本省2011大學生課外學術科技作品競賽省級一等獎。
鑒定結果
- 1.EI收錄號：20110313586378。 2.Artificial Organs(影響因子1.827)錄用,DOI：10.1111/j.1525-1594.2011.01232.x.
參考文獻
- 1. 趙士芳等 羥基磷灰石陶瓷在牙槽嵴增高術中的應用, 口腔醫(yī)學 1989,9(4):174 2. 趙士芳等 生物陶瓷復合材料的理化性能測定, 口腔材料器械雜志 1992;1(2):68-70 3. Rubin LR. Biomaterials in Reconstructive Surgery. London: Mosby Company. 1983.278 4. 文宏光等 復合生物陶瓷斷裂韌度的測試研究 力學與工程 云南科技出版社 1994, 12:145-147 5. 傅惠民 高鎮(zhèn)同 徐人平，三參數威布爾分布的置信限 航空學報 1992,13(3);153-162 6. 傅惠民 徐人平，任意連續(xù)分布的置信限 北京航空航天大學科學研究報告 BH-B4034,1991 7. Walpole RE, Myers RH, Myers SL, Ye K. Probability & Statistics for Engineers & Scientists. Beijing: Pearson Education Asia Limited and Tsinghua University Press, 2004 8. Jiang S, Kececioglu D. Graphical Representation of Two Mixed-Weibull Distribution. IEEE Trans Reliability 1992;41:241–7 9. Li YM. A General Linear-regression Analysis Applied to the 3-parameter Weibull Distribution. IEEE Trans Reliability 1994;43:255–63 10. Webster TJ, Ahn ES. Nanostructured Biomaterials for Tissue Engineering Bone. Advs Biochemical Engineering/Biotechnology 2006;103:275–308
同類課題研究水平概述
- 國內外尚無任何關于用復合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的相關研究。 金屬材料和脆性材料的斷裂韌性問題已經得到了廣泛地研究并且有較成熟的思路和方法。近年來，復合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料，廣泛應用于醫(yī)學臨床，如制作人造齒根、人造骨、骨充填材料等。但脆性大和裂紋敏感性強是其致命弱點，斷裂韌性是其重要的力學性能指標，對于臨床應用具有重要的參考價值。我們將研究金屬材料和脆性材料斷裂韌性的方法用于研究復合生物陶瓷人工骨的斷裂韌性問題。國內外研究概況如下： 1.臨床應用和理化測定方面 趙士芳等介紹了復合生物陶瓷在牙槽嵴增高術中的應用和其材料理化性能的測定；2006年Webster TJ和Ahn ES討論了組織工程骨的納米生物材料；2007年Carter CB 和Norton MG介紹了陶瓷材料在科學和工程方面的應用；Ishihara S等研究了骨水泥的壽命和疲勞裂紋生長特性。 2.斷裂韌性測試方面 1994年文宏光等研究復合生物陶瓷的斷裂韌性測定問題。 3.統(tǒng)計和可靠性方面 傅惠民等給出了三參數威布爾分布的置信限和任意連續(xù)分布的置信限；Jiang S和Kececioglu D給出了二參數威布爾分布的圖形表示；Li YM給出了三參數威布爾分布的一般線性回歸分析。 本研究成果已被SCI刊源，影響因子為1.827的國際期刊Artificial Organs 錄用，并定于2011年10月刊出。（附Artificial Organs 主編Paul S. Malchesky 簽名的錄用通知書。）
