Improvement of the mechanical properties of bone cement by shape optimization of short fibers

材料科学 复合材料 收缩率 刚度 复合数 纤维 韧性 有限元法 联锁 钢筋 基质(化学分析) 结构工程 工程类
作者
Yan Zhou,Chaodi Li,John E. Renaud,James J. Mason
出处
期刊:Engineering Optimization [Taylor & Francis]
卷期号:37 (2): 121-134 被引量:5
标识
DOI:10.1080/03052150412331298399
摘要

Poor interfacial properties between reinforcement fibers and a polymethylmethacrylate (PMMA) matrix may result in debonding between them, which is an important failure mechanism for fiber-reinforced bone cement. Optimization of the shape of the fibers can improve load transfer between the fibers and the PMMA matrix, thereby providing maximum overall strength performance. This article presents a procedure for structural shape optimization of short reinforcement fibers using finite-element analyses. The composite is modeled by a representative volume element composed of a single short fiber embedded in the PMMA matrix. In contrast to most previous work on this subject, contact elements are employed between the fiber and the matrix to represent a low-strength interface. Most previous models assume a perfect bond. Residual stress, due to matrix cure shrinkage and/or thermal stresses, is also included in the model. The design objective is to improve the mechanical properties of the composite. The effects of two different loading conditions and objective functions, stiffness-based and fracture toughness-based, are examined. The general trend in design optimization is to produce a threaded end short (TES) fiber. Owing to the mechanical interlock between the fibers and the PMMA matrix, the TES fiber can bridge matrix cracks effectively and improve the stiffness of the composite.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
波特卡斯D艾斯完成签到 ,获得积分10
刚刚
完美世界应助七田皿采纳,获得10
刚刚
DZ完成签到,获得积分10
刚刚
NIUB完成签到,获得积分10
刚刚
lovesxj941完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
chemier027完成签到,获得积分10
1秒前
GUO完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
小魏哥哥完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
2秒前
非哲发布了新的文献求助10
2秒前
朱广权完成签到,获得积分10
2秒前
ouya完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
Xltox完成签到,获得积分10
2秒前
ning完成签到 ,获得积分10
3秒前
李爱国应助zdz采纳,获得10
3秒前
娜娜子欧完成签到,获得积分10
3秒前
碧蓝的茉莉完成签到,获得积分20
3秒前
徐峰完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
崔尔蓉发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
认真的寻绿完成签到 ,获得积分10
4秒前
wei完成签到 ,获得积分10
4秒前
机智的荣轩完成签到,获得积分10
4秒前
111完成签到,获得积分10
5秒前
兴奋的书本完成签到,获得积分20
5秒前
王世龙发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
guii完成签到,获得积分10
6秒前
nasya完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
遇遇遇发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
牛马鹅发布了新的文献求助10
6秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
卤化钙钛矿人工突触的研究 1000
Engineering for calcareous sediments : proceedings of the International Conference on Calcareous Sediments, Perth 15-18 March 1988 / edited by R.J. Jewell, D.C. Andrews 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
2026 Hospital Accreditation Standards 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6263493
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8085303
关于积分的说明 16895181
捐赠科研通 5333919
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2839109
邀请新用户注册赠送积分活动 1816661
关于科研通互助平台的介绍 1670349