古代动物骨头的计算方法?

Question

如题所述

Answer 1

1.1 骨结构力学指标的选择和计算方法 三点弯曲力学试验中骨结构力学指标主要 有最大载荷,最大桡度,弹性载荷,弹性桡度及 能量吸收(载荷变形曲线下的面积)前4 标可直接从载荷一变形曲线上获得或从仪器上直接给出.能量吸收可从仪器计算机上给出.有 时由于仪器等级的限制,不能给出载荷变形 曲线(指载荷最大或断裂变形曲线)下的面 积,此时可人工计算载荷弹性变形曲线下的 面积,其方法是将该图形做成直角三角形,计算 该三角形面积即可.上述骨结构力学指标主要 反映骨结构力学特性的变化,其变化主要受骨 尺寸的大小和骨几何形状的影响.当骨的几何 形状和尺寸大小发生变化时,上述指标将发生 变化,例如在单纯给予氟化物对抗OVX 大鼠 骨丢失过程中,由于该制剂使骨的几何形状,特 别是骨尺寸发生变化.使得该药物对骨结构力 学特性无明显影响,但使骨材料力学特性降低, 导致骨质量降低一根据骨结构力学特性的变 化可帮助判断骨几何形状或尺寸的变化.

1.2 骨材料力学指标的选择和计算方法 选择任何一项骨材料力学特性指标的前 提,是首先要计算骨截面魄性矩废项指标的计 算方法较多,这是囤为骨横截面的形状并不规 作者单位:1OOc94.航天医学工程宪所 则.目前比较一致的观点是将骨(指股骨)横截 面看作为椭圆形,骨截面惯性 矩(1,)的计算公式为J 一(BH.--bh.)/64 中日:骨横截面外层长轴,H:骨横截面外层短轴.b:骨横截面内层长轴,h:骨横截面内层短 轴.根据每个骨样品的l,,可选择并计算如下指 长骨椭圆形横截面1)骨应力 计算公式为:应力一 力方向外径;l,:骨截面惯性矩2)骨应变 计算公式为:应变一12~7H/2 3)骨弹性模量(又称内在硬度)计算公式为:弹性模量一 F:为弹性载荷值?
4)骨刚性系数(又称外在硬度) 中国骨质疏杷杂志I9 计算公式为:刚性系数一式中为弹性载荷值 四点弯曲力学试验2.1 骨结构力学指标的选择与计算同三点弯 曲力学指标.

2.2 骨材料力学指标的选择与计算 同三点弯曲力学试验一样,首先计算骨截 面惯性矩方法同三点弯曲力学试验 I)骨应力 计算公式为:应力一 公式中为同侧支中心到同侧压缩头 中心点的距离.如图2 所示 四弯睹力学试验2)骨应变 计算公式为:应变一百
3)弹性模量 计算公式为:弹性模量ZAZL 一4_4) 应该指出的是,三点弯曲材料力学应变的 计算公式仅适用于弹性应变的计算由于在三 点弯曲力学试验中有剪切应力诱导的骨变形存 在,该变形占骨整个变形值的l0～15%J 此计算的结果值要大于实际弯曲引起的变形值,而计算的弹性模量值要低于实际值,在实际 应用中应注意此差的存在由于四弯曲力 学试验能克服三弯曲力学试验的不足之处. 使剪座力为零.因此四电弯曲力学试验中的 应变可适用于弹性应变和屈服点后应变的计 算要清楚的是.这些计算出的数据均是间接计 钟仙来的.与仪器直接给出的数据相比.精确度 差(有一定误差存在),这点也应注意到.
上述所介绍的是股骨弯曲试验的计算方 法有时需用胫骨进行弯曲力学试验,由于两种 骨骼的几何形状有一定差异,因此其骨截面惯 性矩的计算公式应为: 在计算出和朋.应在骨的两个支点处和中心点处分别测定和,取平均值其 它力学指标计算方法同三点和四点弯曲力学计 算公式 骨压缩力学试验的指标选择和计算方法该试验主要适用于椎骨,但也可将长骨制 备戚标准件后进行压缩力学试验.压缩力学试 验常选用如下力学指标对骨力学特陛进行综合 评价.
1)最大压缩载荷:它是对骨小梁的骨质,结 构连续性.皮质厚度,横截面积和材料质量的综 台反应可直接从载荷一变形曲线上获得.
2)骨最大应变:可根据骨标本缩短的最大 长度与其初始长度的比值获得.
3）骨最大应力:骨横截面单位面积上所承 受的载荷值骨标本横截面积的计算方法如下: 根据阿基米德定律计算骨体积,公式如下: 骨体积一量望重三警爱 计算出的骨体积与标本高度的比值为面积
4)弹性模量:应力一应变曲线上的最大斜 5)骨强度:骨最大截荷值与每1"171111标本长 度内矿盐含量的比值(或与骨盐密度rag/ram 比值) 92CHINESEJOURNALOFOSTEOPOROSISVo1.4No.11998
6)骨最大硬度:载荷一应变曲线的最大斜 率与每mm 标本长度矿盐含量或与骨矿盐密 度的比值 7)能量最大吸收:骨应力一断裂变形曲线 下的总面积(mJ/ram). 骨扭转力学试验指标的选择及计算方法这是一项比较敏感的骨生物力学试验,骨 组织对不同力学载荷耐受程度大小的顺序依次 为压缩载荷>弯曲载荷>扭转载荷.由此可知, 骨组织对扭转力学试验是比较敏感的.
1)最大剪切应力 计算公式为:剪切应力一公式中丁:扭力矩,,:骨标本外层半径: 极性截面惯性矩. 应该指出的是,该公式适用于标本横截面 为圆形的圆柱体的扭转应力计算.长骨的横截 面积并不是标准圆形,因此在计算中,值应取 骨外层长轴半径和骨外层短轴半径的平均值. 值按三点弯曲力学实验中的计算方法计 算,所得数值乘以2 即为极性截面惯性矩.或取 骨横截面最大和最小部位的值之和为 JJ