医用物理学 第2版 课件 第1章 物体的弹性 骨与肌肉的力学特性.pptx

第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性河南科技大学物理工程学院

本章主要内容应力和应变弹性与塑性弹性模量骨与肌肉的力学特性力学在医学中的应用河南科技大学物理工程学院

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性1-1应力和应变切应力张应力横截面上的力与横截面的面积比称为应力，用σ表示，即???????????????????????????????????????????????????????????当棒处于拉伸状态时，这一应力称为张应力；当棒处于压缩状态时，这一应力称为压应力；在国际单位制中，应力的单位为N·m-2。设有一长方体物体，底面固定，现在上表面施加一与表面相切的作用力F。由于物体处于平衡状态，所以下底面也受到一与F大小相等、方向相反的切向力作用。任取一与底面平行的横截面，横截面上下两部分也受到与截面相切的且与F大小相等的力的作用，这种力是沿切向的内力。这种情况下单位截面上的内力称为切应力，用τ表示。若横截面的面积为S，则切应力为应力

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性1-1应力和应变【例题1-1】?人骨骼上的二头肌臂上部的肌肉可以对连接的骨骼施加约600?N的力，设二头肌的横截面面积为50?cm2。腱将肌肉下端联到肘关节下面的骨骼上，设腱的截面积为0.5?cm2。试求二头肌和腱的张应力。【解】?张应力是作用在单位面积上的内力，对二头肌对腱????????????

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性1-1应力和应变切应变应变1.线应变有一原长为l0的棒，当棒的两端受到大小相等、方向相反的拉力时，棒伸长到l，则棒的绝对伸长量为△l=l-l0，则棒单位长度的伸长率为称ε为线应变2.?切应变如图所示的长方体，下底面固定，在其上底面平行施加一作用力F，使之形状发生变化。设上下两底面相对偏移距离为，垂直距离为l0，倾斜角为φ，定义为切应变，也叫剪应变。3.体应变物体在各个方向上均匀压强P作用下，体积变小。设初始体积为V0，受压后体积变为V0-△V，定义物体的体积变化量与物体原来体积的比为体应变，用θ表示，即

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性1-2弹性模量弹性与塑性弹性模量应力应力-应变曲线应变A点称为比例极限，在比例极限内应力与应变成正比，这一规律称为胡克定律;在OB范围内材料具有弹性，所以将B点称为弹性极限;由B点到D点材料发生的不再是弹性形变，而是塑性形变。材料断裂时的应力称为抗张强度或极限强度。材料应力与应变的比值称为该材料的弹性模量。在国际单位制中，弹性模量的单位为N·m-2。物体单纯受张应力或压应力作用时，其应力与应变的比值称为杨氏模量，用E表示，即切应力与切应变的比值称为切变模量，一般用G表示，则有除弹性模量、切变模量外，我们还经常使用体积模量描述材料的体变弹性，体积模量定义为压强P与体应变的负比值，用K表示。式中P为物体所受压强，V0为物体变形前的体积，△V为物体受压强作用后体积的减少量。

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特性1-2弹性模量【例题1-2】?一横截面面积为1.5?cm2的圆柱形的骨样品，在其上端加上一质量为10?kg的重物，则其长度缩小0.0065%，求骨样品的杨氏模量。【解】?骨样品的压应变和所受压应力分别为则骨样品的杨氏模量为???????

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特1-3骨与肌肉的力学特性骨骼的力学性质肌肉的力学性质骨骼的受力形式?肌肉收缩时产生的收缩热量Q与肌肉收缩的距成正比，即

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特1-4力学在医学中的应用骨骼系统的力学分析骨骼结构适应身体重量分布，优化承重骨骼承重与应力分布力学刺激促进骨骼细胞增殖，影响骨骼生长骨骼生长与力学刺激骨折发生与外力作用、骨骼强度相关骨折力学机制010203

河南科技大学物理工程学院第一章物体的弹性骨与肌肉的力学特1-4力学在医学中的应用未来将建立更精确的骨肌力学模型，以更好地理解骨肌系统的力学特性和运动规律。骨肌力学模型医用物理学的发展将推动骨肌损伤的早期诊断和精准治疗，提高患者的生活质量。骨肌损伤诊断与治疗医用物理学将促进骨肌康复技术的发展，如人工关节、假肢等，为患者提供更好的康复方案。骨肌康复技术骨骼系统的力学分析应用

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