Перейти к содержимому

Судебно-медицинский форум forens.ru

Forensic medical forum

Судебно-медицинский форум

02. Теория опирания


В этой теме нет ответов

#1 SLeonov Отправлено 08 Февраль 2008 - 14:43

  • team
  • 3 922 сообщений
Применительно к практической судебно-медицинской экспертизе понятие основ опирания даст возможность эксперту понять сущность возникновения процессов, происходящих с биологическим и небиологическим (например, следообразующим) объектом при травме.

Приступая к анализу конструкции необходимо провести схематизацию объекта и отбросить все те факторы, которые не могут сколько-нибудь существенным образом повлиять на работу системы в целом. Реальный объект, освобожденный от несущественных особенностей, называется расчетной схемой.

Для создания расчетных схем вводятся упрощения в геометрию реального объекта. В сопротивлении материалов все элементы конструкций, условно делятся на три типа: брус, пластину, оболочку (рис.1).
Изображение
рис.1

Данными объектами не исчерпываются все варианты. Тем не менее, большинство процессов, происходящих с нагружаемыми биологическими объектами можно (с известной долей приближения) заменить нагружением простейших геометрических фигур. Этот принцип давно используется в судебно-медицинской практике:
  • при рассмотрении конструкционного разрушения черепа свод, зачастую, рассматривают как сферу или полусферу;
  • нижнюю челюсть - как выпуклую пластину, или как изогнутую балку;
  • ребро - как балку (хотя не кто и не запрещает рассматривать ребро как пластину);
при рассмотрении локальных разрушений костей черепа в качестве моделей наиболее целесообразно принять
  • участок свода черепа как брус или выпуклую пластину;
  • трубчатую кость, большинство диафизов можно рассматривать как полый цилиндр (мы не приводим его на схеме);
рассматривая взаимодействие двух костных объектов, формирующих тазобедренный сустав, проксимальную головку бедренной кости можно рассматривать как сферу, а вертлужную впадину - как изогнутую пластину или как полусферу.

Такие упрощения допустимы в реалии и активно применяются в технике. Однако, возможности сопромата не ограничиваются данным способом. Объекты можно рассматривать как полупространство (объект рассекается воображаемой плоскостью через зону контакта и рассматривается как трехмерная модель) рис.2.
Мы не приводим значения всех обозначенией на этой схеме, она представлена в качестве демонстрации данного способа, как если Вам показывают новую "Toyota Camry" - вы видите только кузов, хромовое "литье"... объем двигателя, впрыск, наличие или отсутствие турбины и т.д. Вам не известно - Вам показывают и вы для себя принимаете, что это ЕСТЬ. К упругому полупространству мы обязательно подберемся, и влезем в него - всему свое время.

Изображение
рис.2

Специальное программное обеспечение позволяет работать с объемными объектами (выстраивая их трехмерные модели). Это, например, программный пакет ANSYS. Некторые аспектры разрушения целесообразно рассматривать в трехмерной графике (рис.3)

Изображение
рис.3
Итак, "опирание" - это фактически условия расположения объекта на подложке, с одной стороны упрощенные (ноги вертикально расположенного человека можно рассматривать как две точки опоры), а с другой - фиксирующие наиболее важный и главный принцип: в одном случае мы можем учесть голеностопный сустав (введя шарнирную опору) - в случае, если рассматриваем травму голени, или пренебречь им, если рассматриваем травму бедра (отметим точку фиксации как консоль).

Условия опирания

Выделяют следующие условия опирания:
  • консоль,
  • концевое шарнирное опирание,
  • опирание на упругой подложке.

Понятие консоль подразумевает жесткую заделку (закрепление) конца или концов нагружаемого объекта, то есть объект не имеет степеней свободы. На схеме консоль обозначается так, как показано на рис.4

Изображение
рис. 4

Примерами такого условия опирания, применительно к травматизации человека можно рассмотреть следующие случаи:

Пластина с заделкой (консольным закреплением) одного конца.


Такой вариант наблюдается при повторных ударах по костям свода черепа, то есть когда кости черепа имеют не менее одного перелома (рис.5).
Изображение
рис.5

Консольное крепление двух концов.
Это условие опирание можно с известной условностью наблюдать при наезде на пешехода, в фазу удара выступающими частями автомобиля. Пешеход расположен вертикально, обе ноги опорные, и обувь имеет хорошую фиксацию с дорожным покрытием, а импульс удара выступающей частью автомобиля (бампером) настолько велик, что смещением подошв по дорожному покрытию можно пренебречь (рис.6). Если в эту схему ввести еще одну силу – силу инерционного смещения всего тела, мы получим консольно закрепленный с двух концов стержень.
Изображение
рис.6

Вариант консольного крепления – пластина с заделкой концов (рис.7).
Такой вариант наблюдается при первичном ударе по костям черепа. (В данном наблюдении мы используем принцип упрощения - кости свода черепа переходят в кости основания черепа, то есть свод прочно фиксирован к "другим частям и элементам конструкции")
Изображение
рис.7

Концевое и шарнирное опирание подразумевает, что некий объект своими концами (применительно к стержню) или краями опирается к упругим объектам. При этом наличие степеней свободы обозначается в виде стилизованого "колеса" или "шарнира"«○».

Однако приведнные условия опирания не исчерпывают всего многообразия фиксации или расположения одного объета и в другом. Более детально каждую точку упирания можно описать при помощи опорных устройств, которые условно делятся на три основных типа:
  • Подвижная шарнирная опора (рис. 8.а). Такая опора не препятствует вращению конца бруса и его перемещению вдоль плоскости качения (на что указывает кружок, расположенный на черной сплошной подошве). В ней может возникать только одна реакция, которая перпендикулярна плоскости качения и проходит через ось катка R.
  • Неподвижная шарнирная опора (рис.8.б). Такая опора допускает вращение конца бруса (о чем указывает кружок между балочкой и опорой-треугольником), но устраняет поступательное движение ее в любом направлении ("колесики" прочно "завязли" в сырой земле - черном упругом основании). Возникающую в ней реакцию можно разложить на две составляющие, одна из которых направлена вдоль оси бруса (Н), другая - перпендикулярно к оси бруса R.
  • Жесткая заделка или защемление (рис. 8.в). Такое закрепление не допускает ни линейных, ни угловых перемещений опорного сечения (как если бы лом вставить в бочку и потом все пространство бочки залить бетоном). В этой опоре в общем случае может возникать реакция, которую обычно раскладывают на две составляющие (H и R) и момент защемления (М).

Изображение
рис.8 (а,б,в)

Образно схемы, изображенные выше, можно представить следующим образом:
Изображение
Изображение
http://www.forens-ru...1/image011v.gif
рис. 8 (г,д,е)

Применительно к травматизации человека можно рассмотреть следующие случаи:
Шарнирно опертая по концам пластина. Такой вариант наблюдается при воздействии на ребро (хрящевую стернальную часть и сустав сопряженным позвонком можно рассматривать как шарнир), при повторных ударах по костям черепа, когда кости черепа имеют множественные (не менее двух) переломы (рис.9).

http://www.forens-ru...s1/image012.gif
http://www.forens-ru...s1/image013.gif
рис.9

Допустим, пластина, изображенная нами на рисунке 8 под действием нагрузки (и в силу своих упругих свойств) начинает разгибаться, при этом концы ее свободно смещаются в разные стороны – «откатываются» (рис.10).


http://www.forens-ru...s1/image077.gif
рис.10

Шарнирно опертая (с одного конца) и концевая опертая пластина. Такой вариант наблюдается при повторных ударах по костям черепа, то есть когда кости черепа имеют не менее одного перелома (рис.11).

http://www.forens-ru...s1/image014.gif
http://www.forens-ru...s1/image016.gif
рис.11

Итак, пластина, изображенная нами на рисунке 10 под действием нагрузки (и в силу своих упругих свойств) начинает разгибаться, при этом левый ее конец остается на месте, но свободно проворачивается вокруг центра вращения – «колесика», а правый ее конец свободно «откатывается» вправо (рис.12).
http://www.forens-ru...s1/image078.gif
рис.12

реклама


Сообщество русскоговорящих судебно-медицинских экспертов
Community of Russian-speaking forensic medical experts
© 2006-2017 Forens.ru