پاورپوینت (بیومکانیک Biomechanics) اصطلاحات و مفاهیم پایه

پاورپوینت (بیومکانیک Biomechanics) اصطلاحات و مفاهیم پایه: (تعداد صفحات 49) (فایل قابل EDIT) (فرمت PPTX) (حجم فایل 10.0MB) (تضمین کیفیت محصول)

پیشنهادات مرتبط<

Introduction

بیومکانیک شاخه ای از Bioengineering و Biomedical engineering است.

بیومکانیک به عنوان کاربرد مکانیک برای تحلیل سیستم های بیولوژیکی و فیزیولوژیکی تعریف می شود.

سه شاخه ی اصلی بیومکانیک عبارتند از:
1- بنیادی
2- کلینیکی
3- کاربردی

تحقیقات بیومکانیکی در سه حیطه قرار می گیرند:

1- آزمایشگای (تعیین ویژگی های مکانیکی بافت ها مانند استخوان، عضله و…)

2- تحلیل مدل ها ( تحلیل ریاضیاتی نتایج بدست آمده در تحقیقات آزمایشگاهی)

3- تحقیقات کاربردی (کاربرد نتایج دو حیطه ی بالا در راستای بهبود سطح کیفی زندگی انسان).

Force

نیرو به عنوان یک مداخله ی مکانیکی یا بار تعریف می شود.

نیرو ماهیتی است که تمایل به تغییر وضعیت سیستم دارد.

نیرو می تواند به عنوان یک هل دادن یا کشیدن تعریف شود.

اگر نیرویی اعمال شود ممکن است:

1- جسم تغییر شکل دهد.
2- جسم تغییر موقعیت دهد.
3- یا هر دو مورد بالا رخ دهد.

نیروها می توانند به روش های مختلفی طبقه بندی شوند (برحسب اثر و جهت اعمال آنها)

نیروها می توانند داخلی یا خارجی، normal یا tangential، می توانند Tensile, Compressive or Shear باشد یا جاذبه ای یا اصطکاکی باشد.

انواع نیروها:

Coplanar: نیروهایی که در یک صفحه اعمال می شوند (هم صفحه)

Collinear: نیروهایی که هم خط هستند و در یک امتداد عمل می کنند.

Concurrent: نیروهای متقاطع باشند و همدیگر را قطع نمایند.

Parallel: نیروها موازی باشند.

Torque and Moment Vectors

اثر یک نیرو بر یک جسم به چگونگی اعمال نیرو و حمایت شدن جسم بستگی دارد.

به طور مثال زمانی که در را می کشیم در حول لولا به نوسان در می آید.

ماهیتی که منجر به نوسان در حول لولا می شود Torque نام دارد.

اگر شخصی بر لبه ی یک تخته شیرجه بایستد تخته خم می شود.

ماهیتی که منجر به خم شدن می شود Moment نام دارد.

به طور کلی Torque به اثر چرخشی و پیچشی نیروی اعمال شده مربوط است در حالی که Moment به عمل خم شدن و تغییر شکل مربوط است.

هر دوی این متغییرها کمی و برداری هستند.

بزرگی هر دو از یک فرمول محاسبه می شود و برابر است با نیروی اعمال شده ضرب در طول بازوی گشتاور (یا طول بازوی اهرم).

Torque and Moment Vectors

M = F. d

Newton’s Laws

Newton’s First Law: اینرسی (مجموع نیروها برابر صفر باشد تغییری در وضعیت جسم رخ نمی دهد)

Newton’s Second Law: جسم در راستای برآیند نیروها یا گشتاورهای اعمالی شتاب می گیرد.

∑F = m . a ∑M = I . α

Newton’s Third Law: هر عملی عکس العملی دارد.

Free – Body Diagrams

دیاگرام آزاد بدن به منظور

نمایش هر چه بهتر نیروها و گشتاورهای عمل کننده بر سیستم

اطمینان از کابرد درست و دقیق معادلات استفاده می شود.

Conditions for Equilibrium

استاتیک قوانین مکانیکی حاکم بر جسم سخت (rigid body) در حال توازن است.

توازن: جسمی که در وضعیت استراحت (ساکن) و یا در حال حرکت با سرعت یکنواخت است توازن دارد.

توازن خطی: زمانی که برآیند نیروهای وارده بر جسم صفر باشد.

توازن چرخشی: زمانی که برآیند نیروهای وارده برجسم صفر باشد.

∑F = 0 ∑M = 0

Modes of Deformation

Deformation: زمانی که جسم در حال ایستا است در اثر نیروها و گشتاورهای اعمالی تغییر شکل موضعی می دهد.

میزان تغییر شکل بستگی به:

1- ویژگی های ماده ی بکار رفته در جسم
2- اندازه
3- شکل
4- فاکتورهای محیطی مانند دما، رطوبت
5- بزرگی نیرو
6- جهت اعمال نیرو
7- زمان اعمال نیرو

Normal and Shear Strains

Strain مقیاسی از میزان تغییر شکل است. برحسب نوع استرس دو نوع استرین نرمال و برشی وجود دارد.

Normal Strain: به عنوان نسبتی از تغییر شکل (افزایش یا کاهش) در طول جسم به نسبت طول واقعی جسم تعریف می شود.

Stress – Strain Diagram

E: محدوده ی نهایی بخش الاستیک Y: نقطه ای که از آن به بعد با افزایش میزان استرین، استرس کمتر افزایش می یابد.

U: نقطه ای که بیشترین استرس اعمال می شود بدون این که جسم پاره شود.

در برخی اجسام Y را نمی توان از E تفکیک نمود به همین دلیل از روش offset استفاده می کنند.

در این روش خطی موازی با بخش خطی نمودار از 0/2% استرین رسم می کنند تا نمودار را قطع نماید.

Elastic and Plastic Deformation

الاستیسیتی به عنوان قابلیت اجسام در برگشت به حالت اولیه پس از حذف نیرو یا بار تعریف می شود.

یعنی اگر استرسی در حد محدوده ی الاستیکی جسم وارد شود جسم بطور کامل می تواند به وضعیت اولیه ی خود برگردد.

جسمی که دیاگرام استرین – استرس آن خطی است ماده ی الاستیکی خطی است.

شیب نمودار استرس – استرین در محدوده ی الاستیکی همان ضریب الاستیکی جسم است.

در بخش خطی نمودار رابطه ی استرین – استرس به شکل Eε =σ است.

پلاستیستی نشان دهنده ی تغییر شکل دائمی است. ممکن است برخی از مواد بعد از فاز الاستیکی وارد این فاز شوند.

پشتیبانی محصول در تلگرام {کلیک}