基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng):
- 復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性統(tǒng)計(jì)性能分析研究
- 來(lái)源:
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi):
- 數(shù)理
- 大類(lèi):
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介:
- 復(fù)合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料。斷裂韌性統(tǒng)計(jì)性能對(duì)于臨床應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。本項(xiàng)目在介紹材料制備和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了分布擬合檢驗(yàn),得到裂紋敏感性較強(qiáng)、分散性較大的結(jié)論。本項(xiàng)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(shù)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(cè)試,而且影響測(cè)量值的大小和分散性,存在著尺寸關(guān)系和換算問(wèn)題。
- 詳細(xì)介紹:
- 復(fù)合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)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(diǎn),斷裂韌性是其重要的力學(xué)性能指標(biāo),對(duì)于臨床應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值,具有較大的分散性,并且試件尺寸影響著測(cè)量值的大小和分散性。 本項(xiàng)目在介紹材料制備和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了分布擬合檢驗(yàn),得到了試驗(yàn)數(shù)據(jù)服從尺度參數(shù)β=0.527369和形狀參數(shù)α=5.24317的二參數(shù)威布爾分布、裂紋敏感性較強(qiáng)、分散性較大的結(jié)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(yàn)條件,試驗(yàn)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(cè)試問(wèn)題,而且影響到測(cè)量值的大小和分散性,存在著尺寸關(guān)系和換算問(wèn)題。本項(xiàng)目在討論威布爾分布概率特性的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo),提出了尺寸效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)模型,為斷裂韌性的測(cè)試探討了新的思路和可能性。 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是:可以方便地選用適當(dāng)尺寸的試件進(jìn)行斷裂韌性測(cè)試,并根據(jù)尺寸效應(yīng)預(yù)測(cè)其實(shí)際斷裂韌性數(shù)值,以便進(jìn)行可靠性分析。 現(xiàn)實(shí)意義是:對(duì)于一些由于尺寸問(wèn)題難以開(kāi)展測(cè)試的情況,可以根據(jù)尺寸效應(yīng),預(yù)測(cè)其實(shí)際斷裂韌性數(shù)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(hào):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(hào)為10.1111/j.1525-1594.2011.01232.x. Artificial Organs為SCI刊源,其影響因子為1.827。
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 作品撰寫(xiě)的目的:通過(guò)對(duì)復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的統(tǒng)計(jì)特性研究,進(jìn)行復(fù)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(yīng)問(wèn)題。 作品撰寫(xiě)的基本思路:在對(duì)復(fù)合生物陶瓷人工骨材料制備和斷裂韌性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行分布擬合檢驗(yàn),討論其統(tǒng)計(jì)分布,分析其可靠度和置信區(qū)間,并通過(guò)威布爾分布的統(tǒng)計(jì)模型及理論推導(dǎo),對(duì)其斷裂韌性測(cè)試的尺寸效應(yīng)進(jìn)行分析研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1. 復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性試驗(yàn)數(shù)據(jù)服從二參數(shù)威布爾分布。 2. 根據(jù)置信限等同性原理,求得考慮可靠度和置信度時(shí)復(fù)合生物陶瓷材料斷裂韌性的數(shù)值和置信區(qū)間,從而可以對(duì)其進(jìn)行可靠性分析和研究。 3. 通過(guò)威布爾分布的統(tǒng)計(jì)模型,分析復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的尺寸效應(yīng)問(wèn)題,從而解釋并解決試件尺寸對(duì)斷裂韌性測(cè)試的影響問(wèn)題。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 1. 對(duì)于正確合理使用復(fù)合生物陶瓷人工骨,進(jìn)一步改善其力學(xué)性能具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 2. 通過(guò)威布爾分布統(tǒng)計(jì)模型分析復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的尺寸效應(yīng)問(wèn)題。 實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是:可以方便地選用適當(dāng)尺寸試件進(jìn)行斷裂韌性測(cè)試,并根據(jù)尺寸效應(yīng)預(yù)測(cè)其實(shí)際斷裂韌性數(shù)值,以便進(jìn)行可靠性分析。 現(xiàn)實(shí)意義是:對(duì)于一些由于尺寸問(wèn)題,難以開(kāi)展測(cè)試情況,可以根據(jù)尺寸效應(yīng),預(yù)測(cè)其實(shí)際斷裂韌性數(shù)值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 復(fù)合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床。斷裂韌性的統(tǒng)計(jì)性能對(duì)于臨床應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。論文在介紹材料制備和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了分布擬合檢驗(yàn),得到了試驗(yàn)數(shù)據(jù)服從尺度參數(shù)β=0.527369和形狀參數(shù)α=5.24317的二參數(shù)威布爾分布以及裂紋敏感性較強(qiáng)、分散性較大的結(jié)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(shù)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(yàn)條件,試驗(yàn)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(cè)試,而且影響測(cè)量值的大小和分散性,存在著尺寸關(guān)系和換算問(wèn)題。論文在威布爾分布概率特性的基礎(chǔ)上,通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo),提出了尺寸效應(yīng)的統(tǒng)計(jì)模型,為斷裂韌性的測(cè)試探討了新的思路和可能性。
獲獎(jiǎng)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(guó)際會(huì)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(hào):20110313586378。 2. 論文“The Statistic Analysis for the Behavior of the Fracture Toughness of the Compound Bioceramic Artificial Bone” 已被國(guó)際期刊Artificial Organs 接受,并將定于2011年10月刊出。其DOI號(hào)為10.1111/j.1525-1594.2011.01232.x.國(guó)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(shū)。 3. 該作品獲得了本省2011大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽省級(jí)一等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 1.EI收錄號(hào):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(xiàn)
- 1. 趙士芳等 羥基磷灰石陶瓷在牙槽嵴增高術(shù)中的應(yīng)用, 口腔醫(yī)學(xué) 1989,9(4):174 2. 趙士芳等 生物陶瓷復(fù)合材料的理化性能測(cè)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(fù)合生物陶瓷斷裂韌度的測(cè)試研究 力學(xué)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(shù)威布爾分布的置信限 航空學(xué)報(bào) 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(xué)科學(xué)研究報(bào)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(lèi)課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)外尚無(wú)任何關(guān)于用復(fù)合生物陶瓷人工骨斷裂韌性的相關(guān)研究。 金屬材料和脆性材料的斷裂韌性問(wèn)題已經(jīng)得到了廣泛地研究并且有較成熟的思路和方法。近年來(lái),復(fù)合生物陶瓷人工骨是一種新型生物材料,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)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(qiáng)是其致命弱點(diǎn),斷裂韌性是其重要的力學(xué)性能指標(biāo),對(duì)于臨床應(yīng)用具有重要的參考價(jià)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(fù)合生物陶瓷人工骨的斷裂韌性問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外研究概況如下: 1.臨床應(yīng)用和理化測(cè)定方面 趙士芳等介紹了復(fù)合生物陶瓷在牙槽嵴增高術(shù)中的應(yīng)用和其材料理化性能的測(cè)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(xué)和工程方面的應(yīng)用;Ishihara S等研究了骨水泥的壽命和疲勞裂紋生長(zhǎng)特性。 2.斷裂韌性測(cè)試方面 1994年文宏光等研究復(fù)合生物陶瓷的斷裂韌性測(cè)定問(wèn)題。 3.統(tǒng)計(jì)和可靠性方面 傅惠民等給出了三參數(shù)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(shù)威布爾分布的圖形表示;Li YM給出了三參數(shù)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(guó)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(shū)。)