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songdaofeng

银虫 (著名写手)

[求助] 水凝胶的压缩测试

有几个问题一直困扰着我,就是关于水凝胶压缩测试中,得到的模量问题!看了很多文献,关于这个模量,大体有三种叫法,杨氏模量,压缩模量,弹性模量,看了论坛上的帖子,说杨氏模量就是弹性模量,那么,压缩模量究竟与他们是不是一回事呢?还有就是这个模量的计算,文献上的方法也不一致,有两种,1,计算斜率
The Young’s modulus (E ) was calculated as the slope of the stress–strain curve, in the range of strain from 0 to 10%,或者The compressive modulus of the hydrogel was determined by calculating the slope of a linear region of the stress–strain curve.

2,应力与应变的比值 Young’s modulus of samples was calculated by the ratio of stress and strain at break point

这两种计算方法的结果截然不同,如果自己和自己比还好说,但如果和国际标准值,比如说植入材料有一个力的范围,那么,这个计算就很关键了!求高人解答!
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songdaofeng

银虫 (著名写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by Jackcd12 at 2013-04-28 17:52:48
除了材料的强度测试外,测弹性模量相关的性质时,都有一个加载和卸载过程,因为,在弹性范围内测试,就不存在材料断裂的问题,因此,一般以卸载时产生的应力-应变曲线的切线为计算标准。

查了一下卸载曲线的定义:从受压应力-应变全曲线或包络线上的任一点(σu,εu)卸载至应力为零,得完全卸载曲线。那么,对于凝胶材料,应变量10-20%,确实是处于卸载曲线上的。如果用origin,计算的话,应如何计算10-20%这段曲线,其切线的斜率呢?我是用的线性拟合的方法,直接可以求出斜率,不知道对不对?
5楼2013-04-28 21:03:20
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)


fool_proof: 金币+1, 欢迎常来生物材料版应助交流 2013-04-28 22:09:40
在应变量为10-20%区间内,尽量选线性段长的部分作切线。由于切线和应变量的选择具有人为因素,因此,有时文献上的数据很难绝对比较,但你掌握这个原则,对所有样品都采用相同的规则操作的话,你的样品之间的可比性就应该是很强的。在Origin中,对指定曲线段作切线而不是线性拟合。
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
6楼2013-04-28 21:14:08
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普通回帖

Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
fool_proof: 金币+1, 欢迎常来生物材料版应助交流 2013-04-28 16:13:17
songdaofeng: 金币+15 2013-04-28 21:03:31
模量是材料在弹性范围内的固有性质,不管是杨氏模量,压缩模量还是弹性模量,都应该是在弹性范围内的应力-应变曲线(一般是以卸载时的曲线而不是加载时的曲线)的切线来计算的。对水凝胶这个特殊的复合材料,测试就不溶液,一般普通的力学测试机由于力传感器量程太大,不适合测水凝胶。即使要用,也得选一个量程很小的传感器。此外,就是应变量的问题,不同文献和国标有不同的选择标准,一般以应变量10-20%比较合适,没有绝对的规定值,因此,你给出的模量数据或刚度数量,需要注明因变量的大小(范围)。
  知道水凝胶的力学测试本身就存在一些不确定性,因此,在看文献时,数据仅供参考,而且,要看测试条件。
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
2楼2013-04-28 16:01:50
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songdaofeng

银虫 (著名写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by Jackcd12 at 2013-04-28 16:01:50
模量是材料在弹性范围内的固有性质,不管是杨氏模量,压缩模量还是弹性模量,都应该是在弹性范围内的应力-应变曲线(一般是以卸载时的曲线而不是加载时的曲线)的切线来计算的。对水凝胶这个特殊的复合材料,测试就 ...

您好,一般是以卸载时的曲线而不是加载时的曲线,这个是指什么意思呢?是不是应力应变曲线后半部分?
3楼2013-04-28 16:47:04
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

【答案】应助回帖


fool_proof: 金币+1, 欢迎常来生物材料版应助交流 2013-04-28 18:42:14
除了材料的强度测试外,测弹性模量相关的性质时,都有一个加载和卸载过程,因为,在弹性范围内测试,就不存在材料断裂的问题,因此,一般以卸载时产生的应力-应变曲线的切线为计算标准。
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
4楼2013-04-28 17:52:48
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songdaofeng

银虫 (著名写手)

引用回帖:
6楼: Originally posted by Jackcd12 at 2013-04-28 21:14:08
在应变量为10-20%区间内,尽量选线性段长的部分作切线。由于切线和应变量的选择具有人为因素,因此,有时文献上的数据很难绝对比较,但你掌握这个原则,对所有样品都采用相同的规则操作的话,你的样品之间的可比性就 ...

对指定曲线段作切线具体怎么操作呢,因为做切线好像是对某点做的?
7楼2013-04-28 22:02:20
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

如果应变量10-20%范围的卸载曲线为直线最好哦,如果是弧线的话,那你就选靠近10%附近的一点作切线就行了,文章中最好注明应变量的大小。
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
8楼2013-04-28 22:20:32
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songdaofeng

银虫 (著名写手)

引用回帖:
8楼: Originally posted by Jackcd12 at 2013-04-28 22:20:32
如果应变量10-20%范围的卸载曲线为直线最好哦,如果是弧线的话,那你就选靠近10%附近的一点作切线就行了,文章中最好注明应变量的大小。

哦,明白了。还有一点就是,得出的斜率,数值就是所求的模量,那么单位就是应力应变曲线纵坐标的单位吧,一般是MPa或者KPa?
9楼2013-04-28 23:35:29
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Jackcd12

至尊木虫 (知名作家)

弹性模量的定义就是应力与应变的比值,单位为MPa, or KPa,单位面积上的力。
Themoreamanlearns,themoreheknowshisignorance!
10楼2013-04-29 00:40:59
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