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生物力学 第一章概论 第一节生物力学概貌 一 生物力学概念及学习的重要性 力学 研究力及物体机械运动与其应用的科学 生物学 研究生命结构 功能 发生 发展规律的科学 生物力学 力学 生物学 医学结合的一门边缘学科 是力学原理在生物学中的应用 以此来研究生物与力学有关的问题 人的整体 各个器官 生命的过程 运动生物力学 工程生物力学 医学生物力学 流体生物力学 固体生物力学 重视 1 力学是其他科学的基础 2 生物力学是力学发展的动力 3 生物力学将自然界的启示应用于工程技术 仿生学 鸟 响尾蛇 蝙蝠 海豚 鸭子 锯草 二 生物力学的发展渊源 英国WillianHarvey1615年 血液循环 1小时心输出量 Galileo1638年 Boreli1680年 论动物的运动 Poiseuille 水银压强计 德国VonHelmboltz 眼底镜 神经传播速度30m s Galileo发现加载与骨形态的关系1834Bell骨可以使尽可能少的材料承担载荷Ward增加压缩载荷 可增加骨形成Ludwig重力 肌力对维持骨质量的必要性1867瑞士学者骨的结构形态于承载大小 方向有关Wollf 骨转化定律 在骨力学研究方面 1967第一届国际生物力学讨论会1978我国将生物力学纳入力学发展规划 第二节骨力学及其研究中的几个问题 1 骨结构研究 3 骨的应力适应性 2 应力 应变研究 4 骨折治疗研究 5 脊柱生物力学 6 关节生物力学 7 骨骼肌力学 8 颅脑损伤力学 第三节生物力学与骨伤科疾病的关系 1 骨伤科疾病的发生是力作用的结果 外力 内力 直接暴力 间接暴力 肌力 慢性劳损 2 骨伤科疾病的病理变化也是力作用的表现 力的三要素 大小 方向 作用点 3 骨伤科疾病的治疗是力学原理的应用 4 生物力学的发展促进骨伤科临床治疗的提高 力学 材料力学基本知识 刚体 运动规律 力的外效应 力学 弹性体 形变规律 力的内效应 材料力学 力学 静力平衡 1 颈椎关节 石膏固定 夹板固定 手术内固定 2 踝关节 3 肩关节 G 10N T 4 髋关节 5 髌骨受力 6 夹板治疗骨折时受力 材料力学 弹性体 形变规律 力的内效应 材料力学 外力作用 形变 一 物体的应力和应变 屈服 断裂 1 外力 内力 应力 II 内力 外力 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附加内力 简称内力 截面中任一点P的内力 应力 应力 单位 Pa 2 形变与应变 形变 u v 应变 正应变 线应变 形变 x 应变 切应变 角应变 3 应力与应变关系 弹性模量 弹性模量 4 杆件变形的基本形式 1 拉伸或压缩形变 受大小相等 方向相反 作用线与轴线重合的一对力的作用而发生的形变 表现为长度拉伸或缩短 2 剪切形变 受大小相等 方向相反 作用线垂直于轴线且相距很近的一对力的作用而发生的形变 表现为两个面发生错动 3 扭转形变 受大小相等 转动方向相反 作用面垂直于轴线的一对力偶的作用而发生的形变 表现为两个截面饶轴相对转动 4 扭转形变 受垂直于轴的横向力作用而产生的形变 表现为杆件由直线变为曲线 二 拉伸及压缩 1 横截面上的应力 f 平面假设 截面各处的应力相等 3 应变 4 应力集中概念 2 斜截面上的应力 三 剪切形变 四 扭转形变 实验中看出 1 各圆周线大小 形状 间距不变 只是绕轴转过了不同角度 说明 横截面仍为平面 平面假设 2 各纵线都倾斜了一角度 矩形变成平行四边形 圆周线相距不变 无正应力 有切应变 且发生在垂直于半径的圆周面上 沿轴方向单位长度的扭转角 截面上任一点 半径为 五 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