跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(216.73.217.127) 您好!臺灣時間:2026/07/31 03:43
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳克岳
研究生(外文):Ke-yue Chen
論文名稱:足跟墊軟組織之機械特性量測與分析
論文名稱(外文):Measurement and Analysis on Mechanical Property of Heel Pad
指導教授:周傳心
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:黏彈應力鬆弛遲滯現象能量消散率組成律
外文關鍵詞:viscoelasticstress relaxationhysteresisEDRconstitutive law
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:243
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究主要建立一組可以有效模擬出後足部軟組織之機械特性的數學模型,並且藉由體外量測後足部的應力鬆弛實驗,經由最佳化的方式求出與應力鬆弛實驗結果相符的組成律係數值。藉由此數學模型可計算出後足部的能量消散率,並與超音波儀器進行後足部非侵入式量測的實驗結果進行比較。

本研究中實驗對象為年輕、非糖尿病患之不同體重的男子兩名,分別將其進行應力鬆弛實驗以及EDR實驗,藉由應力鬆弛實驗結果代入所建立的數學模型而模擬出遲滯曲線及能量消散率並與EDR實驗的結果比較,得到受試者A的能量消散率(實驗值31.05%、模擬值29.37%),受試者B的能量消散率(實驗值46.27%、模擬值38.36%)。

   最後本研究建立一組非線性彈簧與一組非線性vogit模型串聯的數學模型可有效模擬出軟組織的黏彈特性。而不再需要使用超音波儀器進行後足部非侵入式量測,以符合經濟效益,降低成本。並且發現當阻尼項組成律之係數值越小,則應力鬆弛衰竭速度越快,能量消散率則越大,反之亦然。當彈簧項組成律之係數值越小,則應力鬆弛衰竭程度越大且遲滯曲線的斜率越小,反之亦然。
This research is to develop a set of mechanical model which can simulate heel pad effectively, and perform the stress relaxation experiment to get the coefficients of constitutive law using the optimization method. Then we get the EDR (energy dissipation ratio) of heel pad by mechanical model, and compare to the experiment result of the non-invasive measurement by the ultrasound .

The experiment subjects are two young and non-diabetes men .First we perform the stress relaxation and EDR measurements on them, then compare the hysteresis curves and energy dissipation ratio which are simulated by the mechanical property models to EDR experiment results. The comparison results are 31.05% of experiment value and 29.37% of simulation value for subject A , and 46.27% of experiment value and 38.36%of simulation value for subject B.

Finally we build a set of mechanical model which is a series of a nonlinear spring and a nonlinear vogit model to simulate the viscoelastic property of heel pad effectively. As a result, we do not need to perform the non-invasive measurement by the ultrasound to decrease cost and conform to economic benefits. The result shows that when the damping coefficients are smaller, the stress rate decreases faster and EDR becomes higher, and vice verse. When the spring coefficients are smaller, the stress rate decreases faster and the slope of hysteresis curve becomes smaller, and vice verse.
口試委員審定書……………………………………………………………………….Ⅰ
誌謝…………………………………………………………………………………….Ⅱ
中文摘要……………………………………………………………………………….Ⅲ
英文摘要……………………………………………………………………………….Ⅳ
內文目錄……………………………………………………………………………….Ⅵ
圖目錄………………………………………………………………………………….Ⅷ
表目錄 ……………………………………………………………………………….XII
第一章 緒論 …………………………………………………………………………...1
1-1. 前言 ………………………………………………………………………….1
1-2. 文獻回顧……………………………………………………………………...2
1-3. 研究動機與目的……………………………………………………………...4
1-4. 論文架構……………………………………………………………………...5
第二章 組成律之模型建立…………………………………………………………….6
2-1. 足後跟墊構造………………………………………………………………...6
2-2. 黏彈材料之應力應變關係…………………………………………………...9
2-3. 線性黏彈模型……………………………………………………………….12
2-4. 非線性黏彈模型…………………………………………………………….15
2-5. 組成律最佳化方法………………………………………………………….18
2-6. 組成律與軟組織機械性質的關係………………………………………….21
第三章 實驗方法及設備……………………………………………………………...32
3-1. 應力鬆弛實驗……………………………………………………………….33
3-1-1 實驗方法…………………………………………………………….33
3-1-2 實驗設備……………………………………………………………..33
3-1-3 實驗校正……………………………………………………………..36
3-1-4 實驗步驟…………………………………………………………….37
3-1-5 實驗數據的分析處理……………………………………………….38
3-2. EDR實驗…………………………………………………………………….38
3-2-1 實驗方法……………………………………………………………….38
3-2-2 實驗設備……………………………………………………………….38
3-2-3 實驗步驟……………………………………………………………….42
3-2-4 實驗數據的分析處理………………………………………………….44
3-2-5 時間差實驗……………………………………………………………….46
第四章 結果與討論…………………………………………………………………...49
4-1. 應力鬆弛實驗結果………………………………………………………….49
4-2. 負載與卸載實驗結果……………………………………………………….52
4-2-1 不同受試者的比較…………………………………………………….52
4-2-2 不同壓縮速度的比較………………………………………………….54
4-2-3 時間差實驗結果………………………………………………………….57
4-3. 實驗與模擬之分析比對…………………………………………………….61
第五章 結論與未來展望……………………………………………………………...73
參考文獻……………………………………………………………………………….74
附錄A………………………………………………………………………………….76
1. Aerts P, Ker RF, De Clercq D, Ilsley DW. The effects of isolation on the mechanics of the human heel pad. J Anat. 1996; 188: 417-423.

2. Bennett MB, Ker AR. The mechanical properties of the human subcalcaneal fat pad in compression. J Anat. 1990; 171: 131-138.

3. Blechschmidt E. The Structure of the Calcaneal Padding. Foot Ankle. 1982; 2; 260-283.

4. Dreeben S, Thomas PBM, Noble PC, Tullos HS. A new method for radiography of weight-bearing metatarsal heads. Clin Orthop 1987; 224: 260-267.

5. Fung YC. The Meaning of the Constitutive Equation; Biomechanics Mechanical Properties of Living Tissues, 2nd ed. New York: Springer-Verlag; 1993; 23-65.

6. Fung YC. Bioviscoelastic solids. In: Fung YC, editor. Biomechanics: mechanical properties of living tissues, 2nd ed. New York: Springer-Verlag; 1993. p. 242-320.

7. Gefen A, Ravid MM, Itzchak Y. In vivo biomechanical behavior of the human heel pad during the stance phase of gait. J Biomech. 2001; 34: 1661-1665.

8. Jørgensen U. Achillodynia and loss of heel pad shock absorbency. Am J Sports Med. 1985; 13: 128-132.
9. Rome K, Webb P, Unsworth A, Haslock I. Heel Pad Stiffness in Runners with Plantar Heel Pain. Clin. Biomech. 2001; 16; 901-905.

10. Turgut A, Göktürk E, Köse N, Seber S, Hazer B, Günal I. The relationship of heel pad elasticity and plantar heel pain. Clin Orthop Rel Res. 1999; 360: 191-196.

11. Flugge W, 1975, Viscoelasticity, 2nd rev.ed.,Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg

12. Wang CL, Hsu TC, Shau YW, Shieh JY, Hsu KH. Ultrasonographic measurement of the mechanical properties of the sole under the metatarsal heads. J Orthop. Res. 1999; 17; 709–713.

13. 許智欽;足跟脂肪墊之機械特性;長庚大學臨床醫學研究所博士論文;2002

14. 陳尚頡;糖尿病患前足部足底軟組織機械性質之研究;國立台灣大學應用力學研究所;2002

15. 許志淵;足跟墊超音波之動態彈性影像;國立台灣大學應用力學研究所;2005

16. 張宗祺;足跟墊軟組織之機械特性研究;國立台灣大學應用力學研究所;2007

17. 尤靖富;前足部足底軟組織之組成律與自然頻率分析;國立台灣大學應用力學研究所;2007

18. 經濟部91~94年度學界開發產業技術:血管新生相關疾病診斷與治療新技術之研發計畫B3分項計畫報告-軟組織的力學特性,計畫編號:92-EC-17-A-19-S1-0016.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top