报告题目:

脑组织表观力学性能的应变增强率依赖性

报告人:

苏丽君

所在单位:

江汉大学

报告人简介:

2024年获南京航空航天大学力学博士学位，师从卢天健教授；同年入职江汉大学智能体育与主动健康研究院。主要从事生物力学、脑力学及多孔材料固-液耦合研究。以第一作者在Int. J. Solids Struct.、Int. J. Mech. Sci.、Acta Biomater.等期刊发表论文6篇。主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金面上资助、江苏省及国家重点实验室开放课题等共5项。获第二届全国软物质力学学术会议优秀海报奖。

报告摘要:

脑组织的率依赖力学特性对于理解脑发育、疾病诊断（如肿瘤生长、脑积水和创伤性脑损伤）以及治疗具有重要意义。然而，在大应变和低应变率条件下，率依赖性的定量关系仍不明确。脑组织由可变形的固体骨架（包括神经元、轴突、胶质细胞和细胞外基质）以及间质液组成，在低应变率下表现出多孔弹性特性。在本研究中，我们对猪脑白质进行了非受限压缩实验，加载应变率范围为10-4～2 s-1，应变达50%。结果表明，脑组织表现出显著的应变增强率依赖性，即随着应变增大，应变率对表观杨氏应变率对表观杨氏模量的影响更加显著。此外，建立了表观杨氏模量与应变率之间的幂律关系，其中率相关项系数和率无关项随应变增大而增加，而率指数随应变逐渐减小。在多孔弹性理论框架下，推导了一个与应变和应变率相关的孔隙压力表达式，并将其引入有效应力方程，得到的表观杨氏模量形式上与实验结果一致。这表明，应变增强的率依赖性源于固体骨架硬化与孔隙压力升高的耦合作用；后者由应变增大引起的孔隙率降低、渗透率下降及排液时间延长所导致。本研究可为脑组织的率依赖力学行为提供新的认识，并为脑发育、疾病诊断及治疗相关的计算模型建立提供理论基础。