Пружні властивості тіл. Деформації

МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ БІОЛОГІЧНИХ ТКА­НИН

Розглянемо найважливіші механічні властивості біоло­гічних тканин, завдяки яким здійснюються різноманітні механічні явища - такі як функціонування опорно-рухового апарата, процеси деформацій тканин і клітин, розповсюд­ження хвиль пружної деформації, скорочення і розслаблен­ня м'язів, рух рідких і газоподібних біологічних середовищ. Серед цих властивостей виділяють:

· пружність - здатність тіл відновлювати розміри (форму чи об'єм) після зняття навантажень;

· жорсткість - здатність матеріалу протидіяти зов­нішнім навантаженням;

· еластичність — здатність матеріалу змінювати роз­міри під дією зовнішніх навантажень;

· міцність - здатність тіл протидіяти руйнуванню під дією зовнішніх сил;

· пластичність - здатність тіл зберігати (повністю або частково) зміну розмірів після зняття навантажень;

· крихкість - здатність матеріалу руйнуватися без ут­ворення помітних залишкових деформацій;

· в'язкість - динамічна властивість, яка характеризує здатність тіла протидіяти зміні його форми при дії тангенціальних напружень;

· плинність — динамічна властивість середовища, яка характеризує здатність окремих його шарів пе­реміщуватись з деякою швидкістю у просторі віднос­но інших шарів цього середовища.

·

Усі реальні тіла здатні деформуватись. Зміну форми чи об'єму тіла під дією зовнішніх сил називають деформацією. Розрізняють пружні та пластичні деформації. Пружними називають деформації, які повністю зникають після припи­нення дії зовнішніх сил. Відновлення первинної форми тіла відбувається під дією внутрішніх сил - сил пружності, що виникають у тілі при деформації. При пластичних дефор­маціях тіло залишається у деформованому стані після при­пинення дії зовнішніх сил.

Кількісною мірою деформації тіла є абсолютна та від­носна деформації. Якщо при деформації тіла деяка величи­на, яка характеризує розміри чи форму тіла (наприклад, довжина чи об'єм), набуває значення X, то зміна цієї вели­чини ΔX = X - Х₀ під дією прикладеної сили зветься абсо­лютною деформацією. Відношення абсолютної деформації до первісного значення x₀ зветься відносною деформацією:

(1.1)

Зовнішня сила, яка діє на ділянку тіла, врівноважується силою пружності, що діє на дану ділянку з боку сусідньої. Фізична величина, яка дорівнює пружній силі, що припадає на одиницю площі перерізу тіла, зветься, як вже вказувало­ся, напруженням:

Англійський фізик Р. Гук експериментально довів, що напруження в пружно деформованому тілі прямо пропор­ційне до його відносної деформації (закон Гука):

(1.2)

де Е - модуль пружності; його величина визначається вла­стивостями матеріалу, з якого виготовлено тіло. Залежно від типу деформації модуль пружності має різні назви, по­значення та числові значення. Слід підкреслити, що закон Гука справедливий лише для достатньо малих відносних деформацій.

Будь-яка складна деформація тіла може бути подана як наслідок накладання більш простих деформацій: поздовж­нього розтягування чи стиснення, всебічного розтягування чи стиснення та зсуву.

Дата добавления: 2015-05-24