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第四节机械力学和生物力学分析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。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）力学基本概念•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。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。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。•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...