周傳心臺灣大學：應用力學研究所張宗祺Zhang, Zong-QiZong-QiZhang2007-11-292018-06-292007-11-292018-06-292007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62570在本篇論文中主要是建立一種新的物理模型去對足底的性質做出模擬與預測，採用應力鬆弛的實驗去找出物理模型，並改變壓縮最大應力與壓縮速度來觀察此二變因對足底機械特性與物理模型的影響。 而在硬體上使用步進馬達去控制壓縮最大應力與速度兩個主要的參數，足底的位移訊號透過超音波機擷取而力量訊號則由資料擷取卡將類比訊號轉換為類比訊號進入個人電腦中儲存，最後透過影像處理軟體結合為訊號與力量訊號做出分析。 利用應力鬆弛實驗找出時間延遲常數作為足底的健康狀態判斷依據，未來此參數或可應用於糖尿病患的足底健康狀態的判斷。目錄 口試委員會審定書……………………………………………..i 誌謝…………………………………………………………….ii 摘要…………………………………………………………....iii 目錄……………………………………………………………iv 圖目錄………………………………………………………...vi 表目錄…………………………………………………...…….ix 第一章 緒論.....................................1 1-1前言 ...........................................1 1-2文獻回顧.........................................3 1-3 研究動機與目的..................................7 1-4 論文架構........................................8第二章 機械特性.................................9 2-1足跟墊構造.. ....................................9 2-2 機械性質.......................................13 2-3實驗參數以及數學模型..........................15 2-4 Stress relaxation 計算..........................19 第三章 實驗方法及設備..........................21 3-1實驗設備.......................................21 3-2實驗方法.......................................32 3-3實驗架構.......................................34 3-4系統校正.......................................36 3-4-1電流與力量校正(1).........................36 3-4-2 電流與壓力校正(2)........................37 3-5實驗步驟.......................................38 3-5-1 EDR實驗.................................38 3-5-2 Stress relaxation實驗..................41 3-6 實驗數據的分析處理............................42 第四章 實驗結果與討論..........................47 4-1 軟組織受力與應變的關係........................44 4-2 實驗結果......................................45 4-2-1 施力大小對於EDR值的影響................48 4-2-2 速度大小對於EDR值的影響................50 4-2-3 足底應力鬆弛量測與數學模型的建立........55 第五章 結論與未來展望..........................61 參考文獻..........................63 圖目錄 圖1-2-1 足底示意圖……………………………………………………3 圖1-2-2 足跟撞擊圖……………………………………………………4 圖1-2-3 足底撞擊圖2…………………………………………………4 圖1-2-4 voigt-model…………………………………………………6 圖1-2-5 kelvin-body........................................6 圖2-1-1 足跟圖…………………………………………………………9 圖2-1-2 遲滯圖……………………………………………………11 圖2-1-2 膠原蛋白的鬆弛圖……………………………………11 圖2-2-1 黏彈材料的應力鬆弛………………………………………14 圖2-2-2 黏彈材料的潛變……………………………………………14 圖2-3-1遲滯曲線圖…………………………………………………15 圖 2-3-2 Three-parameter solid…………………………………16 圖 2-3-3 Three-parameter solid creep…………………………17 圖 2-3-4 Three-parameter solid stress relaxation…………18 圖2-5-1 物理模型圖…………………………………………………19 圖3-1-1 HDI5000超音波機……………………………………………21 圖3-1-2荷重轉換器…………………………………………………23 圖3-1-3數字顯示器與訊號放大器…………………………………24 圖3-1-4階梯訊號圖…………………………………………………24 圖3-1-5 步進馬達本體……………………………………………27 圖3-1-6實驗椅………………………………………………………29 圖3-1-7灰階增強圖…………………………………………………30 圖3-1-8灰階展開圖…………………………………………………30 圖3-1-9 EDR圖………………………………………………………31 圖3-2-1探頭夾具組合圖……………………………………………32 圖3-2-2 階梯訊號同步圖……………………………………………33 圖3-3-1 實驗架構圖…………………………………………………34 圖3-3-2 實驗架構圖…………………………………………………35 圖3-4-1電壓負重矯正表……………………………………………36 圖3-4-2電流壓力換算圖……………………………………………37 圖3-5-1實驗擺設圖…………………………………………………40 圖3-6-1 三點足跟位移圖……………………………………………42 圖4-2-1 EDR圖(F=2000g)……………………………………………45 圖4-2-2 EDR圖(F=3250g)……………………………………………46 圖4-2-3 EDR圖(F=4500g)……………………………………………47 圖4-2-4 EDR與負載關係圖……………………………………………49 圖4-2-5 EDR圖(V=10mm/s)…………………………………………50 圖4-2-6 EDR圖(V=20mm/s)……………………………………………51 圖4-2-7 EDR圖(V=30mm/s)……………………………………………52 圖4-2-8 EDR與 壓縮速率關係圖……………………………………53 圖4-3-1實驗應力鬆弛圖……………………………………………55 圖4-3-2 curve fitting結果圖1……………………………………56 圖4-3-4 物理模型圖…………………………………………………56 圖4-3-5 輸入應力圖…………………………………………………57 圖4-3-6 模擬EDR圖…………………………………………………58 圖4-3-7 實際EDR圖…………………………………………………59 圖4-3-8　nonlinear mode……………………………………………60 圖4-3-9 非線性kelvin-mode EDR圖………………………………60 表目錄 表3-1-1 濾波器規格表………………………………………………25 表3-1-2 DAQPad-6015 規格表………………………………………26 表3-1-3 馬達規格表…………………………………………………27 表4-2-1 負載與EDR關係表…………………………………………54 表4-2-2 壓縮速率與EDR關係表……………………………………60 表4-2-3 速率與受力時間關係表……………………………………602299358 bytesapplication/pdfen-US足跟墊應力鬆弛能量損失率heel padstress relaxationEDRthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62570/1/ntu-96-R93543061-1.pdf