随着社会文明的发展,健康越来越被人们所追捧,健身运动已经成为人们生活中的一部分。但是大强度的运动很可能在不经意间造成软骨的损伤,尤其是在未经完全恢复的情况下再次运动。众所周知,关节软骨是缓冲关节负载、减小外力与关节的接触应力、降低关节运动时的摩擦、磨损的重要支撑组织。可以说关节软骨的健康是关节运动的必要条件。因此研究软骨回弹力学性质有一定的现实意义。在此之前,研究关节软骨的种类有很多,包括关节软骨的拉伸、压缩、缺损及关节软骨的棘轮效应等,但是对关节软骨回弹的研究还未见有相应的报道。本文主要是想探究:1.利用先进的非接触式拉压机,通过不同的加载方式进行实验。而后结合数字图像相关技术及后处理的相关技术来研究对不同加载载荷及时间对关节软骨回弹力学性能的影响。2.基于关节软骨内部的纤维结构及它的固—液二相性,结合以前实验得出的一些参数,运用ABAQUS有限元分析软件对关节软骨进行简化建模,模拟出关节软骨在不同载荷、不同持续压缩时间下的回弹仿真,然后得出关节软骨回弹仿真的相关力学性能。3.结合非线性粘弹性材料的本构模型,预测回弹规律,并与实验仿真结果相对比,得出较准确的结论。结果显示在不同载荷不同压缩时间下不同层区的软骨回弹性能是不尽相同的,但是回弹的趋势是有可比性的。回弹时软骨浅表层回弹的应变变化最快,深层区最小,各层区应变分别从20%、10%、6%左右降到3%所用的时间相似;回弹时间越长,软骨不同层区回弹的应变变化越缓慢,但最终各层区应变均会小于1%。相同层区不同压缩载荷作用下,在回弹初期,载荷越大,软骨回弹应变变化越快;在回弹后期,载荷越小,回弹应变变化越快。最终载荷小的更接近压缩前的状态。相同层区不同持续压缩时间和载荷的影响相似。另外在关节软骨的有限元仿真中也对软骨回弹仿真进行了和实验相同的加载方式。从对比结果来看:仿真结果和实验结果及理论推导得出了比较吻合的变化趋势。说明了本次研究具有一定的参考意义。结果表明软骨各个层区回弹状况与其各层区的结构是具有相关性的。从数据上看,关节软骨90%左右的回弹主要集中在前十五分钟左右。关节软骨不同层区的力学回弹性能与其加载载荷和加载持续时间都有密切的相关性。且压缩时间和压缩载荷具有相似的影响效果。载荷和压缩时间的增加都会对回弹产生不利的影响。从回弹后期数据说明经过一定的时间基本能回弹到压缩前的状态。