Механические свойства биологических тканей. Вязкоупругие, упруговязкие и вязкопластичные системы. Механические свойства мышц, костей, кровеносных сосудов, легких
Страница 3

Биология » Механические свойства биологических тканей » Механические свойства биологических тканей. Вязкоупругие, упруговязкие и вязкопластичные системы. Механические свойства мышц, костей, кровеносных сосудов, легких

Соответственно модуль упругости “Е” мышцы будет не постоянным, а различным при разных нагрузках. Находят такой модуль упругости (называемый эффективным или тангенциальным) по модифицированному уравнению:

,

где dl - небольшое увеличение длины, а ds - cоответствующее увеличение напряжения. На графике зависимости “s“ от “l” (кривая растяжения) величина “Е” находится через тангенс угла наклона касательной к оси “l” в точках, соответствующих интересующей нас “l” (абсцисса) или “s“ (ордината).

Почти все мягкие ткани человека проявляют свойства вязкоупругости и вязкопластичности. Механические свойства биологических тканей имеют индивидуальный характер и зависят от многих параметров - возраста, способа питания, среды и т.п.

Установлено, например, что прочность тканей и органов увеличивается до 20 лет и после этого начинает убывать, а прочность зубов и кожи увеличивается до 50-летнего возраста.

При исследовании биологических тканей на растяжение экспериментальным путем установлено, как это было сказано выше, что они имеют ясно выраженный нелинейный характер (рисунок).

s

s - e диаграмма мягкой ткани

(e - деформация)

Ка уже указывалось, основной характеристикой деформационного поведения материала является кривая напряжение-деформация (s = f(e) или s = f(l), где s - напряжение, e - деформация, l - удлинение). Кривые напряжение-деформация биологических тканей нелинейны, причём эта нелинейность имеет такой характер, который не встречается в технике. Теорию упругого поведения биологических тканей создал Фанг Я.Ч. Им было показано, что напряжение и растяжение связаны соотношением

Что дает экспоненциальную зависимость вида . После удовлетворения начальным условиям (s=0, при l=1) закон Фанга трансформировался и используется в настоящее время в двух формах:

,

где s* - значение напряжения в точке l*, и

.

Справедливость этих функций была показана на широком классе биологических тканей: портняжная мышца лягушки, капиллярная мышца кролика, кожа человека, сосудистая стенка, костная мозоль и т.д.). Причем первая формула хорошо работает при l £ 1,5 , а вторая - вплоть до l = 2,5.

При экспериментах с мягкими тканями наблюдается первая зона, для которой характерно значительное удлинение при небольших растягивающих напряжениях. В коже, например, это удлинение может достигать 70-100;% первоначальной длины. Этот эффект получается от распрямления S - образных образований молекул. Для костной ткани этой зоны нет.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7


Рекомендуем к прочтению:

Роль минеральных веществ в питании человека
В зависимости от количества минеральных веществ в организме человека и в пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы. К первым относятся кальций, калий, магний, натрий, фосфор, хлор, сера. Их содержание в 100 г ткани измер ...

Особенности биологического уровня организации материи. Биология как система наук о живой природе
Термин «биология» был введен впервые в XIX веке Жаном Батистом Ламарком. Биология изучает бесчисленные формы живых организмов, их строение, функции, индивидуальное развитие, взаимоотношение друг с другом и с окружающей средой. Предмет био ...

Круглые черви. Класс нематод
Основная группа круглых червей представлена классом нематод. К ним относятся многие паразиты человека и животных, а также растений. Кроме того, огромное число видов нематод — свободноживущие обитатели морей, пресных вод и почвы. В школьно ...