第5期 刘盈,等:人造骨杨氏弹性模量的测量与材料物理稳定性的研究 标线性回归可求得灵敏度为k=山=66265Vh相关系数为r=0999线性良好 表2人造骨的测量数据 砝码质量 500100015002000200 3500 4000 4500 350 360l 3.7073788 3882 U/m\ 438 564 600 45人造骨在温度变化时杨氏模量的改变 在图4图5和表5表6对以上两种材料进行对 比后发现,人造骨的杨氏模量与温度无关,而有机玻璃 则随温度升高弹性模量明显减小。 3.85 3.23.33.43.53.63.73.83.94.0 370 图2霍尔位置传感器静态特性曲线 43人造骨及其他常见材料在通常环境下的杨氏弹 性模量 2530354045 表3各种材料在通常环境下的杨氏弹性模量(气温26C) t/℃ 材料 实验值 E /GPa标准值E0GPa百分差 图4人造骨杨氏模量随温度变化曲线 人造骨 铸铁片 1857 1815 有机玻璃板(厚)11.7 有机玻璃板(薄) 123 0.6 实验结果误差均在允许范围内 44人造骨在常温下湿度变化时杨氏模量的改变 由于用弯曲法测量杨氏弹性模量试验装置测量误 r/℃ 差一般为3,由图3和表4可见,与标准值的百分差 图5有机玻璃杨氏模量随温度变化曲线 大部分在孫以内,可以认为人造骨材料的杨氏模量 表5人造骨在不同温度下的杨氏模量 与湿度无关 表4人造骨在不同湿度下的杨氏模量(气温25旷C) 55050.0450 湿度隔 杨氏模量EAPa379360354356353374 与200°C测量值 杨氏模量 E/GPa359354371354354367377 相比百分差 3.81.430243332 与干燥试样相 16271.630300532 表6有机玻璃在不同温度下的杨氏模量 比百分差隔 3.80 550500450 0300250 杨氏模量 E/GPa058069081107118117 与200°C测量值 496402298811508 相比百分差隔 46测量人造骨在生理盐水环境中浸泡不同时间下 杨氏模量的改变 550556065707580859095100 从以上图6和表7可以看出,人造骨的杨氏模量 湿度/% 在天浸泡时间内基本没有变化,可以认为,人造骨的 图3不同湿度条件下杨氏模量变化曲线 (下转第80页) o1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net标, 线性回归可求得灵敏度为 K =
U
z = 662. 65 V /m, 相关系数为 r = 0. 999 7, 线性良好。 表 2 人造骨的测量数据 1 2 3 4 5 6 7 8 9 砝码质量 / g 50. 0 100. 0 150. 0 200. 0 250. 0 300. 0 350. 0 400. 0 450. 0 z /mm 3. 220 3. 309 3. 409 3. 500 3. 601 3. 707 3. 788 3. 882 3. 971 U /mV 60 125 187 248 313 376 438 500 564 图 2 霍尔位置传感器静态特性曲线 4. 3 人造骨及其他常见材料在通常环境下的杨氏弹 性模量 表 3 各种材料在通常环境下的杨氏弹性模量 (气温 26. 0!C) 材料 实验值 E /GPa 标准值 E 0 /GPa 百分差 /% 人造骨 3. 65 3. 70 1. 3 铸铁片 185. 7 181. 5 2. 3 有机玻璃板 (厚 ) 11. 7 ∀ ∀ 有机玻璃板 (薄 ) 12. 3 ∀
实验结果误差均在允许范围内。 4. 4 人造骨在常温下湿度变化时杨氏模量的改变 由于用弯曲法测量杨氏弹性模量试验装置测量误 差一般为 3%, 由图 3和表 4可见, 与标准值的百分差 大部分在 3% 以内, 可以认为人造骨材料的杨氏模量 与湿度无关。 表 4 人造骨在不同湿度下的杨氏模量 (气温 25. 0!C ) 湿度 /% 49 55 60 70 80 90 100 杨氏模量 E /GPa 3. 59 3. 54 3. 71 3. 54 3. 54 3. 67 3. 77 与干燥试样相 比百分差 /% 1. 6 2. 7 1. 6 3. 0 3. 0 0. 5 3. 2 图 3 不同湿度条件下杨氏模量变化曲线 4. 5 人造骨在温度变化时杨氏模量的改变 在图 4、图 5和表 5、表 6对以上两种材料进行对 比后发现, 人造骨的杨氏模量与温度无关, 而有机玻璃 则随温度升高弹性模量明显减小。 图 4 人造骨杨氏模量随温度变化曲线 图 5 有机玻璃杨氏模量随温度变化曲线 表 5 人造骨在不同温度下的杨氏模量 t/!C 55. 0 50. 0 45. 0 40. 0 30. 0 25. 0 杨氏模量 E /GPa 3. 79 3. 60 3. 54 3. 56 3. 53 3. 74 与 20. 0!C 测量值 相比百分差 /% 3. 8 1. 4 3. 0 2. 4 3. 3 3. 2 表 6 有机玻璃在不同温度下的杨氏模量 t/!C 55. 0 50. 0 45. 0 40. 0 30. 0 25. 0 杨氏模量 E /GPa 0. 58 0. 69 0. 81 1. 07 1. 18 1. 17 与 20. 0!C 测量值 相比百分差 /% 49. 6 40. 2 29. 8 8. 1 1. 5 0. 8 4. 6 测量人造骨在生理盐水环境中浸泡不同时间下 杨氏模量的改变 从以上图 6和表 7可以看出, 人造骨的杨氏模量 在 7天浸泡时间内基本没有变化, 可以认为, 人造骨的 (下转第 80页 ) 第 5期 刘 盈, 等: 人造骨杨氏弹性模量的测量与材料物理稳定性的研究 41