《医学物理学》--物体的弹性幻灯片.pptVIP

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，受到弯曲作 用的骨骼存在一个 没有应力与应变的中性对称面.在中性对称面凹侧 (即载荷作用侧）骨骼受压缩载荷作用, 在凸侧受拉伸作用. 应力大小与至中性对称面的距离成正比，距轴越远, 应力越大，对成人骨，破裂开始于拉伸侧，因为成人骨骼的抗拉能力弱于抗压能力. 未成年人骨则首先自压缩侧破裂. 6. 复合载荷 实际生活中骨骼很少只受到一种载荷作用 , 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. 骨骼经常处于反复受力过程中, 当这种反复作用的力超过某一生理限度时, 就可能造成骨组织损伤, 这种循环载荷下的骨损伤称为疲劳损伤. 实验表明, 疲劳可引起骨骼多种力学参数改变, 如:可使骨骼的强度和刚度下降. 疲劳骨折常常发生于持续而剧烈的体力活动期间, 这种活动易造成肌肉疲劳, 当肌肉疲劳时收缩能力减弱, 以至难于储存能量和对抗加于骨骼上的应力, 结果改变了骨骼上的应力分布, 使骨骼受到异常的高载荷而导致疲劳骨折. 疲劳损伤 冲击损伤 当外界物体以某一动量作用于骨骼上时, 骨骼将受到很大的冲击, 受冲击作用的骨骼可产生较大的应力与变形（并获得一定的能量）,若这些力学量超过骨的强度极限, 即可造成冲击损伤. 很大的冲击载荷均可使脊柱受到冲击损伤. 骨骼具有良好的自身修复能力, 并可随力学环境的变化而改变其性质和外形. 应力的增加使骨骼中的基质呈碱性, 这使基质中的带有碱性的磷酸盐沉淀下来，骨骼中的无机盐成分因此而增加, 骨骼的密度, 抗压性就得到增加；相反, 如应力减少, 则骨骼中基质呈酸性,它将溶解骨中一部分无机盐, 并将这些无机盐排出体外, 使骨骼萎缩, 产生骨质疏松. 应力如何引起基质内酸碱度的变化及如何使骨细胞向成骨细胞或破骨细胞转化，一般认为是由于应力产生的骨骼压电效应所致. 二. 肌肉的力学特性 肌组织包括骨骼肌、心肌和平滑肌三种,它们的组织要素大致相同, 收缩的生物化学机制也大致一样. 但结构、功能及力学特性有一定差异. 肌肉收缩时产生的内部拉力(张力)变化主要依赖于肌节内结构的变化,并因此形成特殊的肌纤维张力-长度曲线. 在肌节处于休息长度时(2μm)张力最大, 但当肌节长度达到3.6μm后, 主动张力却变为零.肌纤维具有主动收缩性, 此外,肌纤维及其周围的结缔组织还可被动承载, 因此整块肌肉伸缩时的张力应为主动张力与被动张力之和. 作业 P 17： 3， 4， 5， 6， 7， 8 前页 后页 返回 一、要求 1. 掌握物体弹性的基本概念：形变、应变、应力、弹性模量. 2. 理解应力与应变的关系. 3. 了解骨骼、肌肉的力学特性. 二、重点 应变、应力、弹性模量概念 对原长为Lo的直棒施加外力使之长度发生变化, 其伸长量△L, 称其为绝对伸长，则相对伸长： 一、线应变 又称为线应变. 第一节 线应变与正应力 二、正应力 垂直于横截面单位面积上的拉伸或挤压的内力称为正应力. 用σ表示: 正应力分为张应力与压应力两种. 单位：Pa S F F 正应力与线应变之间存在着密切的函数关系，通常用曲线表达. 材料不同，函数关系会有所不同，但是有一些共同特征. 三、正应力与线应变的关系 下面我们关注一下低碳钢材料. 其应力-应变关系曲线如图所示: A点: 正比极限 B点: 弹性极限 D点: 屈服强度 E点: 强度极限 F点：抗张强度（或抗压强度）。 BF段属塑性范围： B、F远，具有展性； B、F近，具有脆性. A B C o 线应变 正应力 D E F 低碳钢： 杨氏模量 实验表明：在正比极限内，正应力与线应变成正比 ，即： 一些常见材料的杨氏模量见表2-1 式中比例系数Y 称为杨氏模量. 杨氏模量反映材料抵抗线变的能力，其值越大则该材料越不容易变形. 线变的胡克定律 例1 人体上肢的肱二头肌可以对相连的骨骼施加约600N的力。设肱二头肌的横截面积为50cm2，下端肌腱连到肘关节下面的尺骨上。设下端肌腱的截面积约为0.5cm2，试求二头肌和肌腱的张应力。 解：张应力是作用在单位面积上的内力，二头肌的张应力为 肌腱的张应力为 在相同形变时，应力越大说明物体越不容易变形。 例2 股骨是大腿中的骨骼. 如果成年人股骨的最小截面积是6×10-4m2，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： 这个力是很大的，约为70kg体重的人所受重力的150倍. 根据骨的杨氏模量（查表），可求碎裂时的应变： 一、切应变