口腔修复生物力学基础分解

力学基本概念
力的概念
• 力：是一个物体对另一物体的作用。 • 力的特点：力的大小、力的方向、力的作用点。 • 力的效应： 改变物体运动状态（运动效应，外效应） 使物体的大小和形状发生改变（变形效应，内效应）
• 力的分类： 1.万有引力： 1）对于大质量的物体意义大 2）重力与重量的区别：重量是物体施加于其他物 体的的力，而重力是物体本身所受的地球引力。 3）人体重心：人体所受重力的合力作用点。位于 身体正中面上第三骶椎上缘前方7CM处，大约在 身高的55-56%。人体重心移动取决于身体的移动。
5.肌肉力 • 肌肉兴奋收缩产生肌张力，肌肉力简称肌力。
应力和应变
人体受力可分为： 1.外力：体积力或表面力、永久性载荷或暂时性载 荷、静载荷或动载荷。 2.内力：组成物体的各部分之间的相互作用力。
形变： 物体在外力作用下其形状和大小总要发生改变 形变的分类： 1.弹性形变 2.塑性形变（范性）
应力和应变 • 1.正应力和应变 1）物体受到拉力或压力时其长度会有变化。 2）正应力：垂直作用在物体面积为S某截面的单 位面积上的内力为物体在该截面处所受的正应力。 3）物体受拉力作用时是张应力，受压力作用时是 压应力 4）相关公式：欧拉正应力、拉格朗日定义。针对 截面面积有无改变而定。 5）物体受张应力的作用而伸长，此时的应变为张 应变；物体受压应力的作用而缩短，此时的应变 为压应变。
• 杨氏模量以英国科学家托马斯· 杨命名。 • 杨氏模量取决于材料的组成。举例来说，大部分 金属在合金成分不同、热处理在加工过程中的应 用，其杨氏模量值会有5％或者更大的波动。 • 很多材料的杨氏模量值非常接近。
2.接触力： 物体因接接触变形而产生的相互作用力。 物体接触时，在接触部位会产生变形，而变形的 物体在一定限度内总是企图恢复原状，而产生力。 ？？只接触不变形可能吗？？ 3.弹性力： 最典型的弹性力是弹簧的弹性力。
4.摩擦力 当互相接触的物体有相对滑动或相对滑动趋势时， 在接触面的切线方向出现了阻止相对滑动的作用 力。 不仅在固体之间发生，还在固体与液体、固体与 气体之间发生，但对速度的依赖关系是不同的。 最大静摩擦力的方向与相对滑动趋势相反，与正 压力成正比，称为库仑定律。 滑动摩擦力与接触面的表面状态有关，也与正压 力成正比，且与速度有关，开始时随速度的增加 而减小，而后随速度的增加而增大。 速度不大时滑动摩擦力小于最大静摩擦力。
• 2.切应力和切应变 在长方体的内部任取一个与其底面平行的横截面， 由力的传递，截面上下的两部分也互相施加与截 面相切的且与F的大小相同的内力，且长方体发生 平行移位移，这种变形称为剪切形变（切变）。
• 3.体应变和体压强 对各向同性的物体，在外力作用下，引起它体积 发生变化的应力是物体内部各外方向听截面上都 有的相同的压应力（体压强）。 应变是物体在应力作用下的相对形变。 热、电因素也可引起应力和应变。
弹性模量 • 1.材料的弹性和塑料 不同的材料有不同的应力-应变曲线，曲线包括：弹性区、 塑性区 1）0-e点，载荷和变形之间存在的是线性关系，应力-应变 曲线为直线，成正比关系。撤去外力时材料会恢复到时原 形。 2）e点对应的应力是应力-应变关系呈正比的最大应力， 为正比极限。 3）e点到b点：应力和应变不再成正比关系 4）b点对应的应力是材料处于弹性区的最大应力，为弹性 极限。 5）b-e点，是非线性，材料会发生永久性变形，是材料的 塑性区。
第四节
机械力学和生物力学 分析
源自文库
WHO?
概念
生物力学 • 是研究生物的结构、功能、发生和发展的规律以 及生物与周围环境的关系等的科学。 • 是力学、生物学、医学等学科之间相互渗透的边 缘学科。 • 通过生物学与力学原理方法的有机结合，认识生 命过程的规律；解决健康领域的科学问题。
• 分支学科： • 1.组织与器官力学：包括骨力学、软组织力学、 肺力学、心脏力学、子宫力学、口腔力学、颅脑 力学等。 • 2.血流动力学：包括血液流变学、动脉中的脉动 流、心脏动力学和微循环力学等。 • 3.生物热力学：包括生物传质传热理论、应用生 物控制理论以及药物动力学等。
我国生物力学研究 • 起步较晚。 • 1963年，尚天裕经理论力学与材料力学研究后， 对小夹板的材质、规格做了规定，对捆扎布带定 理化，固定机制理论化。 • 目前许多高等院校开设了生物力学课程，并培养 有关方面的研究生。
力学基础知识
目的要求 • 掌握：应力、应变、弹性模量、材料的黏弹性等 概念， • 熟悉：力的概念、特点、杠杆的相关知识；牛顿 第一、二、三定律。 • 了解：人体各组织生物力学性质与力学基础的关 系。
分析： 屈服点和断裂点对应的应变范围大，说明材料能 发生较大的塑性形变，具有延展性，为塑性材料， 反之材料具有脆性。 问题： 举例塑形材料和脆性材料。
• 2.弹性模量 弹性模量也称为杨氏模量 胡克定律：在材料弹性极限范围内，材料的应和 应力是正比关系。 不同固体的杨氏模数约值材料 • 橡胶（微小应变）0.01-0.11 • 低密度聚乙烯0.2 • 尼龙2-4 • 橡木（颗粒表面） • 钛 (Ti)105-120 • 合金与钢190-210 • 钻石1,050-1,200
• Ⅰ阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力—应变曲线为一 直线，此阶段应力最高限称为 金属钋材料的比例 极限σe. • Ⅱ阶段 屈服阶段 当应力增加至一定值时，应力— 应变曲线出现水平线段（有微小波动），在此阶 段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料 失去抵抗变形的能力，这种现象称屈服，相应的 应力称为屈服应力或屈服极限，并用σs表示。 • Ⅲ阶段 为强化阶段，经过屈服后，材料又增强了 抵抗变形的能力。强化阶段的最高点所对应的应 力，称材料的强度极限。用σb表示，强度极限是 材料所能承受的最大应力。 • Ⅳ阶段 为颈缩阶段。当应力增至最大值σb后，试 件的某一局部显著收缩，最后在缩颈处断裂。 对低碳钢σs与σb为衡量其强度的主要指标。