物体的弹性.ppt

* * 第二章 物 体 的 弹 性 ● 应变和应力 ● 弹性模量 ● 骨与肌肉的力学特性 第一节 应变和应力 一、应变 引言 物体在外力作用下发生的形状和大小的改变称为——形变。 在一定形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状的，这种形变称为——弹性形变。 应变：表示物体受外力作用时，其 长度、形状和体积发生的相 对变化。 超过一定形变限度后，去掉外力后， 物体不再能够完全恢复原状的，这种形变 称为——范（塑）性形变。 1、张应变 物体受到外力牵拉（或压缩）作用时，发生的长度变化和物体原来长度的比值。（拉伸应变） 2、体应变 各向同性物体各部分在各个方向上受到同等压强作用时，物体体积变化而形状不变，发生的体积变化和物体原来体积的比值。 剪切力 3、切应变 物体体积不变而形状改变时，两底面相对偏移位移和两底面垂直距离的比值。 横向相对收缩： 纵向相对伸长： （线应变） 泊松比 4、应变率 应变随时间的变化率，即单位时间内增加 或减少的应变。 二、应力 单位面积上的弹性力作为恢复趋势的定量表示，称为——应力。 1、张应力 横截面单位面积上的张力。 2、体应力 横截面单位面积上的压力。 3、切应力 横截面单位面积上的剪切力。 第二节 弹性模量 一、弹性和塑性 物体能够恢复变形的特性，称为——弹性。 外力除去后变形不能恢复的特性，称为——塑性。 引言 应力与应变之间存在着密切的函数关系。 a点为正比极限 c点为弹性极限 d点为断裂点 oa段 应力与应变成正比关系 ac段 应力与应变不再成正比关系，但在此 范围内，发生弹性形变 cd段 外力出去后，材料不能恢复原状，表现 为永久变形，发生范性形变 拉伸时，断裂点的应 力称为抗张强度。 压缩时，断裂点的应 力称为抗压强度。 若c点离d点较远，材料具有展性。 若c点离d点较近，材料具有脆性。 弹性材料：骨 主动脉弹性组织 成人湿润四肢骨 特点： （1）没有直线部分 （2）弹性极限十分 接近断裂点 （3）弹性特别好 主动脉弹性组织 二、弹性模量 在正比极限范围内，应力与应变成正比，对于 不同的材料，有不同的比例系数，此值称为—— 物质的弹性模量。 1、杨氏模量 在正比极限范围内，张应 力与张应变之比或压应力 与压应变之比称为——杨 氏模量。 2、体变模量 在体积形变中，压强与体应变的比值叫做体变模量。 3、切变模量 在剪切情况下，切应力与 切应变的比值称为切变模 量。 体变模量的倒数， 称为压缩率。 例2-1 股骨是大腿中的主要骨骼。如果成年人股骨的 最小截面积 ，问受压负荷为多大时将发生 碎裂？又假定直至碎裂前，应力-应变关系还是线性， 试求发生碎裂时的应变。抗压强度 解： 导致骨碎裂的作用力 根据骨的杨氏模量 碎裂时的应变为 总结：弹性模量表示物体 变形的难易程度。弹性模 量越大，物体越不容易变 形。 第三节 骨与肌肉的力学特性 一、骨骼的力学性质 强度是指在载荷作用下抵 抗破坏的能力。 刚度表示在载荷作用下抵 抗变形的能力。 引言 骨骼受力 拉伸 拉伸载荷是指自骨的表面向外施加的载荷。 压缩 压缩载荷为加于骨表面大小相等、方向相反 的载荷。 作用效果：使骨伸长变细。 临床上拉伸所致骨折多见于骨松质。 剪切作用时，载荷施加方向与骨骼横面平行， 人骨骼所能承受的剪切载荷比拉伸和压缩载荷都低 剪切 作用效果：使骨缩短变粗。 压缩载荷能刺激骨的生长，促进骨的愈合。 临床表现：骨单位的斜行劈裂。 ◆弯曲◆ 骨骼受到使其轴线发生弯曲的载荷作用时，将发生弯曲效应。 对于成人，破裂开始于拉伸侧。 对于未成年人，破裂开始于压缩侧。 问题：为什么动物的骨头是空心的？ ◆扭转◆ 载荷（扭矩M）加于骨骼并使其沿轴线 产生扭曲时即形成受扭转状态。 说明：骨骼的抗扭转强度最小，因而过大的扭转 载荷很容易造成扭转性骨折。 复合 现实生活中，作用于人体骨骼上的载荷往往是上 述几种载荷的复合作用。 二、肌肉的力学性质 肌肉的结构 *