Jump to content
Forensic medical forum
Судебно-медицинский форум

Archived

This topic is now archived and is closed to further replies.

SLeonov

01. Основные положения сопромата

Recommended Posts

SLeonov

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

«Ни одно человеческое исследование не может называться

истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства»

Леонардо да Винчи

davinci000.jpg

 

Тело человека в процессе жизни постоянно подвергается воздействию механических нагрузок. Например: на опорные конечности человека передается вес всего его тела; при поднятии какого либо предмета или при удерживании его, на кости верхних конечностей передаются силы, вызванные сокращением мышц. При этом ткани человека, участвующие в любом из актов движения или при статической нагрузке деформируются.

 

Таким образом, всякое реальное тело под воздействием сил меняет свою форму и размеры и эти изменения (деформации) позволяют телу создавать силы сопротивления.

 

 

В случае снятия нагрузки ткани полностью восстанавливаются, то есть принимают свои обычные размеры. Данное свойство называется упругостью. Однако для каждой ткани существует определенный предел, превышение которого приведет к разрушению.

 

 

Деформации, возникающие в конструкции, не исчезающие после снятия нагрузки называются остаточными или пластичными. Остаточные деформации приводят к нарушению нормальной работы той или иной структуры человека, или конструкции.

 

\

Способность структуры или части ее, воспринимать заданную нагрузку, не разрушаясь и без появления остаточных деформаций называют прочностью. Падение человека лицом вперед, на вытянутую руку, нередко приводит к формированию перелома в области предплечья. В этом случае можно считать, что конструкция предплечья не удовлетворяет возникшему нагружению, то есть не обладает должной прочностью для данного вида нагрузки.

 

Изменения размеров любой конструкции под воздействием нагрузки неизбежны. У вертикально стоящего человека происходит укорочение всех тканей, воспринимающих осевую нагрузку под действием силы тяжести. Наибольшая нагрузка приходится на нижние конечности (на кости стоп, голеней, меньше – бедренные), а наименьшая – на кости черепа.

 

Однако с точки зрения цели, поставленной перед опорно-двигательным аппаратом (обеспечение вертикального положения тела) задача конструкцией выполняется, а укорочение минимальное. Данное укорочение является не дефектом конструкции опорно-двигательного аппарата, а его свойством, без которого ни одна конструкция не может выполнять заданную нагрузку.

 

 

Способность конструкции или ее частей под воздействием заданной нагрузки сохранять свои размеры и форму в установленных пределах называется жесткостью. Если вертикально расположенному человеку в одну из рук дать гантель весом 0,5 кг, поза его не изменится. А при удерживании в руке гири весом 32 кг происходит изменение осанки: корпус отклонится в сторону нагрузки, увеличатся естественные изгибы позвоночника, появится скалеотическое отклонение в сторону нагрузки. После того как груз из руки выпустят, поза и все состояние опорно-двигательного аппарата вернется в прежнее состояние.

 

Способность конструкции сохранять под действием заданной нагрузки первоначальную форму упругого равновесия называют устойчивостью. Таким образом, обеспечением устойчивости в рассмотренных примерах соответствовала нагрузка в 0,5 кг. Понятно, что для каждого человека нагрузка, которой он может противостоять (а значит, соответствовать таким понятиям, как жесткость, устойчивость, упругость) скорого индивидуальна. Вместе с тем, судебно-медицинская фрактология обладает достаточным количеством знаний о метрических и морфологических свойствах тканей и структур (конструкций) человеческого тела, что бы можно было прогнозировать способность противостоять внешнему воздействию и величину прилагаемых критических нагрузок.

 

Судебно-медицинская фрактология – наука прикладная, рассматривающая узкие моменты разрушения человеческого тела под воздействием тех или иных факторов внешней среды.

 

В широком смысле, понятие об устройстве, размерах, материале конструкции решает такая наука как сопротивление материалов. Основная задача науки сопротивление материалов состоит в разработке инженерных методов конструирования и расчета наиболее типичных элементов конструкций на прочность, жесткость и устойчивость при заданной долговечности, одновременно обеспечивающих экономичность.

 

В сопротивлении материалов широко применяются методы теоретической механики и математического анализа, используются данные из разделов физики, изучающих свойства различных материалов, материаловедения и других наук. Сопротивление материалов является наукой экспериментально-теоретической, так как она широко использует опытные данные и теоретические исследования.

 

Зарождение науки о сопротивлении материалов относится к XVII в. и связано с работами знаменитого ученого того времени Галилео Галилея. Значительный вклад в ее развитие был сделан выдающимися учеными: Гуком, Бернулли, Сен-Венаном, Коши, Ламе, Эйлером и др. В России в конце XIX-начале XX века важные исследования в области сопротивления материалов провели русские ученые Д.И.Журавский, Ф.С.Ясинский, И.Г.Бубнов, С.П.Тимошенко и др.

Share this post


Link to post
Share on other sites
SLeonov

Для удобства восприятия приведем список основных терминов.

 

 

СИЛА - мера механического действия на материальную точку или тело; оказываемого со стороны других тел или полей; вызывающего изменение скоростей точек тела или его деформацию.

 

УПРУГОСТЬ - свойство тел восстанавливать свои размеры, форму и объем после прекращения действия внешних сил.

0002.gif

 

 

ДЕФОРМАЦИЯ — изменение размеров, формы и конфигурации тела в результате действия внешних сил (от лат. deformatio — искажение).

Различают четыре основных вида деформаций: растяжение/сжатие, сдвиг, кручение и изгиб.

 

УПРУГАЯ ДЕФОРМАЦИЯ - деформация, которая исчезают после прекращения действия внешних сил. Для этого деформация не должна превосходить некоторого предела, называемого пределом упругости; в противном случаев В теле наблюдаются остаточные деформации.

 

ПЛАСТИЧЕСКАЯ (ОСТАТОЧНАЯ) ДЕФОРМАЦИЯ - деформация, которая не исчезает после прекращения действия внешних сил.

0003.gif

 

 

ПРОЧНОСТЬ - твёрдых тел, в широком смысле - свойство твёрдых тел сопротивляться разрушению (разделению на части), а также необратимому изменению формы (пластической деформации) под действием внешних нагрузок. В узком смысле - сопротивление разрушению.

 

 

ЖЕСТКОСТЬ — способность тела или конструкции сопротивляться образованию деформации.

0001.gif

 

 

 

УСТОЙЧИВОСТЬ (устойчивость упругих систем) — свойство упругих систем возвращаться к состоянию равновесия после малых отклонений их из этого состояния.

 

НАГРУЖЕНИЕ — воздействие внешних сил на объект. Различают способы нагружения (статическое, динамическое, ударное, переменное)

 

РАЗРУШЕНИЕ — Нарушение целостности тела или разделение его на отдельные фрагменты под действием внешних факторов.

0004.gif

Share this post


Link to post
Share on other sites
vulture

Есть вопрос по деформации изгиба к ув. автору мастер-класса.

Чем обусловлено её выделение в отдельный вид деформации?

Ведь как ни изгибай пластинку, или трубку, например, с одной стороны всегда будет сжатие, а с другой -растяжение.

Если я не прав, прошу пояснить, в чем?

Share this post


Link to post
Share on other sites
SLeonov
Есть вопрос по деформации изгиба ... Чем обусловлено её выделение в отдельный вид деформации?

Ведь как ни изгибай пластинку, или трубку, например, с одной стороны всегда будет сжатие, а с другой -растяжение.

Вообще все деформации, при разложении на отдельные моменты, расписываются на сжатие, растяжение, сдвиг. Сложность заключаются в том, что на сегодняшний момент все книги (судебно-медицинские) рассматривают простые деформации (только плоский изгиб, только кручение и т.д.). Пожалуй, единственный, кто шагнул дальше - это Бахметьев (изгиб + кручение).

Есть еще целая куча так называемых сложных напряженно-деформированных состояний (например косой изгиб) и такая же куча опираний (например основание Винклера), которые пока (!) не рассматриваются вобще. Поэтому родилась идея об индивидуальности каждого перелома.

Наша цель донести до практического эксперта эту информацию - немного терпения, следующий раздел, над которым мы работаем как раз по деформации изгиба.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Boroda

Разрушение в теории не требует объяснений, а на практике? Вот например

 

- смятие трабекул спонгиозы

- микротрещины без разрушения целостности кости

- трещина без перелома

 

Это какие-то особые случаи или этапы перелома? Можно ли в экспертном понимании этого слова говорить о разрушении? Т.е. разрушение в биомеханике и разрушение в клинической травматологии не равнозначны?

Share this post


Link to post
Share on other sites
SLeonov
- смятие трабекул спонгиозы

- микротрещины без разрушения целостности кости

- трещина без перелома

Это какие-то особые случаи или этапы перелома? Можно ли в экспертном понимании этого слова говорить о разрушении? Т.е. разрушение в биомеханике и разрушение в клинической травматологии не равнозначны?

Хороший вопрос, как минимум на роман с повестью.

С одной стороны, смятие спонгиозы - следствие сформировавшейся остаточной деформации, говорит о том, что разрушение произошло. Микротрещина, с одной стороны, свидетельствует о разрушении (как минимум, на микроскопическом уровне), но с другой стороны кость с микротрещинами своей опорной функции не потеряла, а значит разрушения ее как конструкции нет. Строительство здания, корабля, моста неминуемо после внедрения в эксплуатацию сопровождается образованием трещин, которые в большинстве своем образуются во благо - они снимают (правильнее сказать перераспределяют) возникающие в процессе эксплуатации пиковые нагрузки и тем самым ПОВЫШАЮТ устойчивость и прочность конструкции. Ну как пример, 19 век, 2 крейсера (близнецы). один после спуска на воду ломается пополам, а у другого крейсера огромная трещина бежит по рубке и открывается в дверной проем... и все крейсер ходил еще бог знает сколько и дожил до корабельной старости.

Это применительно к трещине кости... удар строго ограниченной силы или на строго ограниченный по ротяженности (и продвижению) участке - трещина кости. Повторный удар - трещина раскрылась и закрылась перелом не формируется. Если это будет повторяться много-много раз, это отдельная тема из раздела динамических усталостных разрушений. Но на живой кости эту песню так просто не споешь она же зараза заживать (это самый точный термин по-моему) начинает.

Share this post


Link to post
Share on other sites



×
×
  • Create New...