Slide1 l.jpg
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 31

Zjawiska skręcenia i zginania, złamania kości. Dostosowanie biernego układu ruchu do przenoszenia obciążeń mechanicznych PowerPoint PPT Presentation


  • 160 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Zjawiska skręcenia i zginania, złamania kości. Dostosowanie biernego układu ruchu do przenoszenia obciążeń mechanicznych. Warszawa, 22 października, 2009. Ścinanie. F/2. F. F/2. τ śr – średnia wartość naprężenia tnącego T – siła tnąca S – pole powierzchni przekroju poprzecznego

Download Presentation

Zjawiska skręcenia i zginania, złamania kości. Dostosowanie biernego układu ruchu do przenoszenia obciążeń mechanicznych

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Slide1 l.jpg

Zjawiska skręcenia i zginania, złamania kości. Dostosowanie biernego układu ruchu do przenoszenia obciążeń mechanicznych

Warszawa, 22 października, 2009


Cinanie l.jpg

Ścinanie

F/2

F

F/2

τśr – średnia wartość naprężenia tnącego

T – siła tnąca

S – pole powierzchni przekroju poprzecznego

kt – naprężenia dopuszczalne na ścinanie


Skr canie l.jpg

Skręcanie

φ – kąt skręcenia pręta

Ms – moment skręcający

l – długość pręta

G – moduł sprężystości postaciowej

J0 – biegunowy moment bezwładności przekroju


Maksymalne napr enia podczas skr cania l.jpg

Maksymalne naprężenia podczas skręcania

Ms - moment skręcający

W0 – wskaźnik wytrzymałości na skręcanie

ks – naprężenia dopuszczalne na skręcanie

D – średnica zewnętrzna

d – średnica wewnętrzna


Zginanie l.jpg

Zginanie

  • W pręcie zginanym największe naprężenia występują w wyniku, z jednej strony rozciągania, a z drugiej ściskania jego zewnętrznych warstw leżących po przeciwnych stronach przekroju.

  • O maksymalnych naprężeniach, podobnie jak w przypadku skręcania decyduje kształt i rozmiar przekroju.

  • W przypadku belek obciążonych zawsze w tym samym kierunku optymalny (wytrzymały i zapewniający małą masę belki) jest przekrój dwuteowy.

  • W przypadku, gdy kierunek obciążenia może się zmieniać optymalny jest przekrój kołowy z wydrążonym środkiem.


Maksymalne napr enia podczas zginania l.jpg

Maksymalne naprężenia podczas zginania

Mg – moment gnący

Wz – wskaźnik wytrzymałości na zginanie

kg – naprężenia dopuszczalne na zginanie

D – średnica zewnętrzna

d – średnica wewnętrzna

Jz – moment bezwładności przekroju

ymax – maksymalna odległość przekroju od osi obojętnej


Definicje si normalnych si tn cych i moment w gn cych l.jpg

Definicje sił normalnych, sił tnących i momentów gnących

  • Siłą normalną N w danym przekroju poprzecznym belki nazywamy rzut na kierunek normalnej wypadkowej wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem.

  • Siłą tnącą T w danym przekroju poprzecznym belki nazywamy rzut na płaszczyznę tego przekroju wypadkowej wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem.

  • Momentem gnącym Mg w danym przekroju belki nazywamy sumę momentów wszystkich sił zewnętrznych działających na część belki odciętą tym przekrojem.


Dodatnie warto ci si normalnych n si tn cych t i moment w gn cych m g l.jpg

Dodatnie wartości sił normalnych N, sił tnących T i momentów gnących Mg

Mg

Mg

N

N

T

T

+

+

+


Wykresy si tn cych i moment w gn cych l.jpg

Wykresy sił tnących i momentów gnących

F

a

T

x

0

F

Mg

x

0

Fa


Dostosowanie ko ci do obci e l.jpg

Dostosowanie kości do obciążeń

  • Aparat ruchu człowieka jest obiektem zoptymalizowanym pod względem wielu kryteriów w tym wytrzymałościowych.

  • Przekrój poprzeczny kości długich często przypomina wydrążony przekrój kołowy.

  • Kończyny górne są przede wszystkim rozciągane, a dolne ściskane.

  • Brak gwałtownych zmian przekroju.


Przyk ad napr e wyst puj cych w ko ci udowej metoda elastooptyczna l.jpg

Przykład naprężeń występujących w kości udowej (metoda elastooptyczna)


Slide12 l.jpg

Kształtowanie się beleczek kostnych w panewce i kości udowej pod wpływem obciążeń

Analogie do sklepień gotyckich.


Dostosowanie ko ci do obci e13 l.jpg

Dostosowanie kości do obciążeń

  • Bierne elementy układu ruchu zbudowane są z różnych rodzajów tkanki łącznej.

  • Tkanka łączna zbita składa się z włókien biegnących w jednym kierunku, zwartych i przylegających do siebie. Duża wytrzymałość (ścięgna, więzadła, torebki stawowe) zbudowana z kolagenu i elastyny zapewniającej sprężystość.

  • Tkanka chrzęstna pełni rolę tkanki podporowej (powierzchnie stawowe, zakończenia żeber, w nosie i małżowinie usznej.

  • Tkanka kostna składa się z komórek kostnych (osteocyty, osteoblasty i osteoklasty) i twardej, zbitej substancji międzykomórkowej przesyconej nieorganicznymi solami wapnia. Na powierzchni kości substancja ta tworzy zwartą istotę zbitą.


Budowa ko ci l.jpg

Budowa kości

  • Z punktu widzenia mechaniki kości można traktować jako materiały kompozytowe o zróżnicowanej, hierarchicznej strukturze. Ich wewnętrzna budowa przystosowana jest zarówno do przenoszenia dużych obciążeń jednorazowych, jak i cyklicznych obciążeń o mniejszej amplitudzie. Na obciążenia cykliczne kość, jako aktywna, żywa, tkanka reaguje dzięki zintensyfikowanej cyrkulacji płynów odżywczych, zwiększeniem masy i wzrostem grubości. Wykazano, że aktywność fizyczna, a w szczególności ćwiczenia o charakterze siłowym, wpływają regenerująco na tkankę kostną i zapobiegają osteoporozie.


Fenomen budowy ko ci l.jpg

Fenomen budowy kości

  • Hierarchiczność budowy. Istotną cechą kości jest wielopoziomowość jej wewnętrznej struktury. Najdrobniejsze elementy strukturalne składają się na elementy większe, z których z kolei, zbudowane są elementy jeszcze większe itd.

  • Spiralne ułożenie elementów przestrzennych. Na każdym poziomie strukturalnym można wyróżnić elementy, których wzajemne ułożenie przypomina przenikające się spirale. Choć dotyczy to szczególnie tkanek miękkich to skręcanie struktur obserwowane jest również w kościach.


Fenomen budowy ko ci cd l.jpg

Fenomen budowy kości cd.

  • Zdolność do adaptacji. Kość aktywnie reaguje na działające obciążenia i pojawiające się uszkodzenia struktury. Następuje wewnętrzna przebudowa (procesy remodellingu), której intensywność zależy od przykładanych obciążeń. Zdolność ta w największym stopniu odróżnia żywe tkanki od innych materiałów.

  • Odporność na różnorodne obciążenia. Kości, jako materiały kompozytowe, zawierają różnego rodzaju wtrącenia, które, z technicznego punktu widzenia, można sklasyfikować jako rozproszone wtrącenia, włókna, warstwy lub nawet trójwymiarowe kratownice. Zapewniają one wytrzymałość na działanie naprężeń stycznych i normalnych, a szczególny sposób zapobiega propagacji pęknięć.

  • Optymalna kombinacja własności mechanicznych. Z technicznego punktu widzenia, własności tkanki kostnej są dalece zoptymalizowane pod względem kryterium odporności na działanie różnorodnych, zewnętrznych czynników mechanicznych. Spełnione zostają przy tym również warunki pozwalające na wypełnienie przez tkankę kostną innych funkcji biologicznych, nie związanych bezpośrednio z przenoszeniem obciążeń.


Wykresy pierwszej fazy rozci gania dla r nych materia w l.jpg

Wykresy pierwszej fazy rozciągania dla różnych materiałów

stal

σ [MN/m2]

aluminium

kość

drewno

ε [%]


Spos b pomiaru wytrzyma o ci ko ci l.jpg

Sposób pomiaru wytrzymałości kości

Kość (D – średnica zewnętrzna, d - średnica wewnętrzna)

Fm

A

B

RB

RA

L

A, B – punkty podparcia kości,

Fm – siła maksymalna

RA, RB – reakcje podpór,

RA = RB = ½Fm

Mgmax = ½LRA = ½LRB = ½L½Fm = ¼FmL


G sto a wytrzyma o ko ci l.jpg

Gęstość a wytrzymałość kości

  • Mow i Hayes na podstawie licznych badań wysunęli tezę o bezpośrednim związku między gęstością kości gąbczastej a jej własnościami wytrzymałościowymi. Na podstawie licznych prób, z dużym przybliżeniem, zapisano to w postaci następujących zależności dla naprężeń:

  • σ = 60ρ2 [MPa]

  • E = 2,195 ρ3 [MPa]

  • ρ [g/cm3]

  • wg R. Będziński (1997) str. 43


Badanie zespole chirurgicznych l.jpg

Badanie zespoleń chirurgicznych

Druty Kirschnera


Rodzaje z ama w zale no ci od obci enia l.jpg

Rodzaje złamań w zależności od obciążenia


Slide22 l.jpg

Budowa kości długiej (udowej)


Struktura nasady bli szej ko ci udowej dostosowana do przebiegu napr e g wnych l.jpg

Struktura nasady bliższej kości udowej dostosowana do przebiegu naprężeń głównych


Przekr j stawu biodrowego l.jpg

Przekrój stawu biodrowego


Endoprotezowanie stawu biodrowego l.jpg

Endoprotezowanie stawu biodrowego


Slide26 l.jpg

Endoprotezy cementowe


Endoproteza po owicza thompsona i austin moore l.jpg

Endoproteza połowicza(Thompsona i Austin Moore)


Endoproteza po owicza l.jpg

Endoproteza połowicza


Endoprotezy l.jpg

Endoprotezy


Endoproteza bipolarna l.jpg

Endoproteza bipolarna


Zu ycie endoprotezy l.jpg

Zużycie endoprotezy


  • Login