生物力学CHP物质的粘弹性.PPTVIP

* * 第三章 物质的粘弹性 一、变形的大小 第一节 引言 与作用在物体上的外力有关 与材料的力学性质有关 与物体的几何尺寸有关 二、变形的本质 由于在外力作用下，组成物体的各个微粒间的相对位置发生了变化。 三、变形的性质 弹性： 塑性： 四、变形的种类 （一）线变形 （二）切变形 （三）扭转变形 （四）弯曲变形 除去引起变形的外力后，能即刻恢复它原有形状和大小。 除去引起变形的外力后，不能或不能即刻恢复它原有形状和大小。 P 受大小相等、方向相反、作用力与作用面垂直的一对力的作用而发生的形变。 （一）线变形（正变形） 表现为长度拉伸或缩短。 （二）切变形（剪切变形） 受大小相等、方向相反、作用力与作用面相切的一对力的作用而发生的形变。 表现为两个面发生错动。 F F （三）扭转变形（切变形的一种） 表现为两个截面绕轴相对转动。 受大小相等、转动方向相反、作用力与作用面相切的一对力偶的作用而发生的形变。 扭转形变 实验中看出： 说明： 2.各纵线都倾斜了一角度，矩形变成平行四边形。 γ x φ A A 截面上任一点，半径为ρ 有切应变，且发生在垂直于半径的圆周面上。 1.各圆周线大小、形状、间距不变，只是绕轴转过了不同角度。 横截面仍为平面。圆周线相距不变，无正应力； （四）弯曲变形（线变形的一种） 受拉力、压力作用而产生的形变。 表现为杆件由直线变为曲线。 弯曲形变 实验中看出：1.横线仍为直线，只转过一角度，但仍垂直于纵线。 说明：横截面仍为平面（平面假设）。 2.纵线为曲线，靠近底部变长，靠近顶部变短。 根据变形连续性可知，中间必有一层中性层、中性轴。 靠近底部被拉伸，靠近顶部被压缩，同一高度处伸长或缩短相等。 o1 o2 b a o1 o2 c d dθ y ρ 弹性体---形变规律---力的内效应 外力作用 形变 一、物体的应力和应变及其关系 屈服 断裂 （一）外力、内力、应力 F1 F2 F3 F4 F5 m m I II F1 F2 F3 m m I F4 F5 II 内力 外力 第二节 物质的弹性 内力---外力作用物体使物体发生形变，其内部各部分之间因相对位置发生变化，而引起的相互作用力称内力。 F4 F5 II P 单位截面上的内力 ---应力 应力 单位：Pa 1、正应力 S x y 作用面积:S 公式： x y F (1) (2) 语言定义： 单位： (3) (5) 点应力： 2、切应力 F x y F γ △x (4) 分解：正应力、切应力 S 1、正应变(线应变） △x x y 正应变： x y F F x y F γ △x 绝对伸长:△x，△y 正应变： 切应变（角应变）： 2、切应变(剪切应变、角应变）） （二）应变 倾斜角度: y 公式： (1) (2) 语言定义： 单位：无 (3) （三）应力与应变关系 公式： (2) 生物力学意义： 切变模量 弹性模量 刚度——抵抗负载变形的能力 (1) 二、应力、应变关系曲线（本构关系） 1、正比段 2、弹性段 3、屈服段 4、细颈段 5、断裂段 （一）曲线 直线 正比关系 胡克定律 正比极限点 正比极限 曲线 弹性变形 弹性极限点 弹性极限 曲线+平线 塑性变形 蠕变 屈服点 屈服应力 曲线 细颈 最大极限点 最大极限 曲线 断裂 断裂点 断裂强度 A F E D B ε σ 两个范围 弹性范围OB 塑性范围BE 五个阶段 正比阶段OA 弹性阶段OB 屈服阶段CD 强化阶段DE 破坏阶段EF 五个极限 σA 正比极限σA 弹性极限σB 屈服极限σC 强度极限σE 断裂极限σF 屈服应力 OA的斜率表刚度 长度延伸率 两条直线OA CD C 力学指标： 能量损耗 截面收缩率 ε σ O A A ε1 ε2 OA的斜率表刚度 ε σ O F F B BF的长度表示脆、韧性 1、主动脉弹性组织 （一）生物材料本构曲线 （1）特性： （2）机理： （3）力学指标求解： ① ② 没有直线部分 弹性强度是抗张强度的95% 长分子结构 2、密质骨 （1）特性： （2）机理：钢筋混泥土结构 （3）力学指标求解： ①直线部分很短 ②拉伸与压缩曲线不重合 三、生物力学派生指标 （一）泊松比 （二）体变模量 （三）可扩张度 （四）顺应性 横向的相对缩短与纵向的相对伸长成正比 横向的相对缩短与纵向的相对伸长成正比 每升高单位压强容积增量与原容积的百分比 改变单位压强所对应的体积改变量 四、正应力、正应变在骨折中的