.1148 北京科技大学学报 2006年第12期 动而产生的应力，本实验中球冠试件的厚度和弦 本文采取了下列减少摩擦力影响的措施： 长分别仅为1.5cm和3cm,在试件四周均匀打 (1)顿骨球冠试件的抗拉承载部件为光滑的 3mm的小孔10个以上消除边缘效应，通过有 电镀钢球，为保证受力方向沿着试件外表面的切 限元计算可知在试件四周均匀悬挂10个重物所 线方向，在试件周围放一特制的光滑钢圈： 产生的应变与真实颅内压受力球冠产生的应变误 (2)选用直径0.35mm的聚乙烯细线悬挂重 差为9.67%，所以可以采用此种方法进行模拟 物，聚乙烯细线不仅结实而且外表光滑，可减小与 实验 光滑钢圈的摩擦； 实验时在试件的小孔上吊挂与人体颅内压产 (3)将颅骨球冠试件内表面的突出多余部分 生相同效果的等重重物，在此过程中要保证重物 用金相砂纸打磨光滑，使试件内表面与钢球表面 在每个小孔上施加的力方向都是沿着试件小孔外 密切接触； 表面的切线方向，为减小误差并消除弯曲的影响， (4)在钢球、聚乙烯细线和光滑钢圈表面涂 在电镀不锈钢球上的颅骨试件周围放一特制的光 抹润滑油， 滑钢圈，此钢圈与颅骨试件等厚且与颅骨试件具 2.1.3人颅骨球冠模拟实验 有相同的弧度；本实验选用直径为0.35mm的聚 本文实验选用一块49岁男性的新鲜颅顶骨， 乙烯细线悬挂重物，并在所有接触面处涂抹润滑 将其加工成一球冠，具体操作方法同以上的猪颅 油，以减小摩擦降低实验误差 骨球冠模拟实验.此球冠试件厚度为0.3cm,弦 实验中，摩擦力会对实验的结果影响较大， 长为4.7cm.实验装置示意见图14. 颜骨 钢圈 颅骨 应变片 温度补偿片 应变仪 重物 聚乙烯细线 钢球 图14实验装置示意图 Fig-14 Sketch of experimental equipment 2.2应变片的选取和粘贴 引出线焊在用“502”胶粘贴的接线端.处理好以 测量生物材料的应变测量采用胶基箔式电阻 后接通电路，绝缘电阻在50M2以上2].为检测 应变片比纸基电阻应变片精度高，所以本实验选 应变片粘贴质量、粘结剂是否完全干燥或固化，用 用胶基箔式电阻应变片进行生物材料的电测量， 直流电压不超过25V的高阻表测量应变片引出 考虑到骨表面湿度较大，选用胶基箔式应变片时 线与粘贴应变片的颅骨之间的绝缘电阻，要求在 还要有防潮措施，本实验选用2mm×1mm胶基 50~100M2以上来保证应变测量的正常进行和 箔式电阻应变片，阻值1202. 测量的精度，这是检查应变片粘贴质量、粘贴剂 粘贴应变片前，对骨面进行清洁处理，即去除 是否完全干燥或固化的重要标志，为防止滞后和 骨膜，电热灼烧骨面，烧灼深度以表面稍微变色， 非线性对测量带来的误差，对于新贴好的应变片， 呈淡淡的褪色为宜.因骨的厚度较薄，过重会产 在测试前对试样进行了三次以上的反复加、卸载 生裂纹，过轻容易粘贴不牢，需十分精细.用乙 荷，以减小应变片的滞后和非线性影响 醇、氯仿擦洗骨面，并保持干燥2].用“502”胶粘 用应变电测技术测量颅骨的弹性模量与金属 贴应变片与测，点处，指压2min表面涂氯丁橡胶 材料不同，颅骨不易加工成标准试样，给测试带来 防潮.用外径为0.35mm的AF-250型聚四氟乙 不方便，同时，由于颅骨结构不规则给试样的选 烯绝缘导线作应变片引出线，预留缓冲环后，端部 取与加工带来困难，尤其是新鲜颅骨表面湿润，不动而产生的应力．本实验中球冠试件的厚度和弦 长分别仅为1∙5cm 和3cm‚在试件四周均匀打 ●3mm 的小孔10个以上消除边缘效应．通过有 限元计算可知在试件四周均匀悬挂10个重物所 产生的应变与真实颅内压受力球冠产生的应变误 差为9∙67％‚所以可以采用此种方法进行模拟 实验． 实验时在试件的小孔上吊挂与人体颅内压产 生相同效果的等重重物‚在此过程中要保证重物 在每个小孔上施加的力方向都是沿着试件小孔外 表面的切线方向‚为减小误差并消除弯曲的影响‚ 在电镀不锈钢球上的颅骨试件周围放一特制的光 滑钢圈‚此钢圈与颅骨试件等厚且与颅骨试件具 有相同的弧度；本实验选用直径为0∙35mm 的聚 乙烯细线悬挂重物‚并在所有接触面处涂抹润滑 油‚以减小摩擦降低实验误差． 实验中‚摩擦力会对实验的结果影响较大． 本文采取了下列减少摩擦力影响的措施： （1） 颅骨球冠试件的抗拉承载部件为光滑的 电镀钢球‚为保证受力方向沿着试件外表面的切 线方向‚在试件周围放一特制的光滑钢圈； （2） 选用直径0∙35mm 的聚乙烯细线悬挂重 物‚聚乙烯细线不仅结实而且外表光滑‚可减小与 光滑钢圈的摩擦； （3） 将颅骨球冠试件内表面的突出多余部分 用金相砂纸打磨光滑‚使试件内表面与钢球表面 密切接触； （4） 在钢球、聚乙烯细线和光滑钢圈表面涂 抹润滑油． 2∙1∙3 人颅骨球冠模拟实验 本文实验选用一块49岁男性的新鲜颅顶骨‚ 将其加工成一球冠‚具体操作方法同以上的猪颅 骨球冠模拟实验．此球冠试件厚度为0∙3cm‚弦 长为4∙7cm．实验装置示意见图14． 图14 实验装置示意图 Fig．14 Sketch of experimental equipment 2∙2 应变片的选取和粘贴 测量生物材料的应变测量采用胶基箔式电阻 应变片比纸基电阻应变片精度高‚所以本实验选 用胶基箔式电阻应变片进行生物材料的电测量． 考虑到骨表面湿度较大‚选用胶基箔式应变片时 还要有防潮措施．本实验选用2mm×1mm 胶基 箔式电阻应变片‚阻值120Ω． 粘贴应变片前‚对骨面进行清洁处理‚即去除 骨膜‚电热灼烧骨面‚烧灼深度以表面稍微变色‚ 呈淡淡的褪色为宜．因骨的厚度较薄‚过重会产 生裂纹‚过轻容易粘贴不牢‚需十分精细．用乙 醇、氯仿擦洗骨面‚并保持干燥［22］．用“502”胶粘 贴应变片与测点处‚指压2min．表面涂氯丁橡胶 防潮．用外径为0∙35mm 的 AF－250型聚四氟乙 烯绝缘导线作应变片引出线‚预留缓冲环后‚端部 引出线焊在用“502”胶粘贴的接线端．处理好以 后接通电路‚绝缘电阻在50MΩ以上［23］．为检测 应变片粘贴质量、粘结剂是否完全干燥或固化‚用 直流电压不超过25V 的高阻表测量应变片引出 线与粘贴应变片的颅骨之间的绝缘电阻‚要求在 50～100MΩ以上来保证应变测量的正常进行和 测量的精度．这是检查应变片粘贴质量、粘贴剂 是否完全干燥或固化的重要标志．为防止滞后和 非线性对测量带来的误差‚对于新贴好的应变片‚ 在测试前对试样进行了三次以上的反复加、卸载 荷‚以减小应变片的滞后和非线性影响． 用应变电测技术测量颅骨的弹性模量与金属 材料不同‚颅骨不易加工成标准试样‚给测试带来 不方便．同时‚由于颅骨结构不规则给试样的选 取与加工带来困难‚尤其是新鲜颅骨表面湿润‚不 ·1148· 北 京 科 技 大 学 学 报 2006年第12期