生物力學(xué)課件

生物力學(xué)第一章概論第一節(jié)生物力學(xué)概貌一.生物力學(xué)概念及學(xué)習(xí)的重要性力學(xué)---研究力及物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其應(yīng)用的科學(xué).生物學(xué)---研究生命結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的科學(xué).生物力學(xué)---力學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)結(jié)合的一門邊緣學(xué)科，是力學(xué)原理在生物學(xué)中的應(yīng)用，以此來(lái)研究生物與力學(xué)有關(guān)的問題.人的整體各個(gè)器官生命的過程運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)工程生物力學(xué)醫(yī)學(xué)生物力學(xué)流體生物力學(xué)固體生物力學(xué)重視：1.力學(xué)是其他科學(xué)的基礎(chǔ)2.生物力學(xué)是力學(xué)發(fā)展的動(dòng)力3.生物力學(xué)將自然界的啟示應(yīng)用于工程技術(shù)----仿生學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)飛機(jī)生物力學(xué)生理學(xué)、診斷學(xué)、外科學(xué)、修復(fù)學(xué)鳥、響尾蛇、蝙蝠、海豚、鴨子、鋸草……二.生物力學(xué)的發(fā)展淵源*英國(guó)WillianHarvey1615年血液循環(huán)1小時(shí)心輸出量：*Galileo1638年*Boreli1680年《論動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)》生物力學(xué)史上第一部專著*Poiseuille水銀壓強(qiáng)計(jì)*德國(guó)VonHelmboltz眼底鏡，神經(jīng)傳播速度30m/s

Galileo發(fā)現(xiàn)加載與骨形態(tài)的關(guān)系1834Bell骨可以使盡可能少的材料承擔(dān)載荷

Ward增加壓縮載荷，可增加骨形成

Ludwig重力、肌力對(duì)維持骨質(zhì)量的必要性1867瑞士學(xué)者骨的結(jié)構(gòu)形態(tài)于承載大小、方向有關(guān)

Wollf《骨轉(zhuǎn)化定律》在骨力學(xué)研究方面：1967第一屆國(guó)際生物力學(xué)討論會(huì)1978我國(guó)將生物力學(xué)納入力學(xué)發(fā)展規(guī)劃第二節(jié)骨力學(xué)及其研究中的幾個(gè)問題

1.骨結(jié)構(gòu)研究

3.骨的應(yīng)力適應(yīng)性

2.應(yīng)力-應(yīng)變研究

4.骨折治療研究5.脊柱生物力學(xué)6.關(guān)節(jié)生物力學(xué)7.骨骼肌力學(xué)8.顱腦損傷力學(xué)第三節(jié)生物力學(xué)與骨傷科疾病的關(guān)系

1.骨傷科疾病的發(fā)生是力作用的結(jié)果

外力內(nèi)力

直接暴力

間接暴力

肌力

慢性勞損

2.骨傷科疾病的病理變化也是力作用的表現(xiàn)力的三要素

大小

方向

作用點(diǎn)

胸大肌肱二頭肌

三角肌

3.骨傷科疾病的治療是力學(xué)原理的應(yīng)用

4.生物力學(xué)的發(fā)展促進(jìn)骨傷科臨床治療的提高力學(xué)、材料力學(xué)基本知識(shí)剛體---運(yùn)動(dòng)規(guī)律---力的外效應(yīng)----力學(xué)彈性體---形變規(guī)律---力的內(nèi)效應(yīng)----材料力學(xué)力學(xué)（靜力平衡）

1.頸椎關(guān)節(jié)WhFmJ

石膏固定、夾板固定、手術(shù)內(nèi)固定

2.踝關(guān)節(jié)WhFmJ31FmNN=WFm5cm7.5cmJ

3.肩關(guān)節(jié)FmWaGG=10NWa=30NFm15030cm30cm3cmT

4.髖關(guān)節(jié)FmNWlN=WFmWa=W72010.8cm3.2cm7cmJNWl74.2305.髕骨受力髕韌帶骨直肌骨中間肌骨內(nèi)側(cè)肌骨外側(cè)肌屈膝300F=W

600900屈膝>900F=4WF=6WF=8W6.夾板治療骨折時(shí)受力材料力學(xué)彈性體---形變規(guī)律---力的內(nèi)效應(yīng)----材料力學(xué)外力作用形變一、物體的應(yīng)力和應(yīng)變屈服斷裂1.外力、內(nèi)力、應(yīng)力P1P2P3P4P5mmIIIP1P2P3mmIP4P5II內(nèi)力外力內(nèi)力---外力作用物體使物體發(fā)生形變，其內(nèi)部各部分之間因相對(duì)位置發(fā)生變化，而引起的相互作用力稱附加內(nèi)力，簡(jiǎn)稱內(nèi)力。P4P5IIP截面中任一點(diǎn)P的內(nèi)力---應(yīng)力---應(yīng)力應(yīng)力單位：Pa2.形變與應(yīng)變△ux△vy形變:△u、△v應(yīng)變：正應(yīng)變（線應(yīng)變）：xyστxyτγ△x形變:△x應(yīng)變：切應(yīng)變（角應(yīng)變）：3.應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系彈性模量彈性模量4.桿件變形的基本形式（1）拉伸或壓縮形變xP受大小相等、方向相反、作用線與軸線重合的一對(duì)力的作用而發(fā)生的形變，表現(xiàn)為長(zhǎng)度拉伸或縮短。（2）剪切形變受大小相等、方向相反、作用線垂直于軸線且相距很近的一對(duì)力的作用而發(fā)生的形變，表現(xiàn)為兩個(gè)面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。P（3）扭轉(zhuǎn)形變受大小相等、轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反、作用面垂直于軸線的一對(duì)力偶的作用而發(fā)生的形變，表現(xiàn)為兩個(gè)截面饒軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）扭轉(zhuǎn)形變受垂直于軸的橫向力作用而產(chǎn)生的形變，表現(xiàn)為桿件由直線變?yōu)榍€。二、拉伸及壓縮PP1、橫截面上的應(yīng)力mmPPfa'bab'平面假設(shè)截面各處的應(yīng)力相等3、應(yīng)變4、應(yīng)力集中概念2、斜截面上的應(yīng)力PPαPαNστ三、剪切形變

四、扭轉(zhuǎn)形變實(shí)驗(yàn)中看出：1.各圓周線大小、形狀、間距不變，只是繞軸轉(zhuǎn)過了不同角度。說(shuō)明：橫截面仍為平面（平面假設(shè)）。

2.各縱線都傾斜了一角度，矩形變成平行四邊形。

圓周線相距不變，無(wú)正應(yīng)力；有切應(yīng)變，且發(fā)生在垂直于半徑的圓周面上。γdxφAA'沿軸方向單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角截面上任一點(diǎn)，半徑為ρ五、彎曲形變實(shí)驗(yàn)中看出：1.橫線仍為直線，只轉(zhuǎn)過一角度，但仍垂直于縱線。說(shuō)明：橫截面仍為平面（平面假設(shè)）。

2.縱線為曲線，靠近底