文档介绍：关于运动器系的生物力学
第一张，共六十张，创建于2022年，星期一
第一节 材料力学基础
人体在日常生活和体育运动中时刻受到外力的作用，在外力在以下材料具有哪些重要的性质？
第二张，共六十张，创建于2022年，星期一
，创建于2022年，星期一
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物理性能
钢
骨
花岗石
洋松
密度／-2
～
沿纵轴的最高张力强度／-2
9114～11 760
490
沿纵轴的最高压力强度／-2
41552
11858～20 580
13 230
4
垂直纵轴的切变强度／-2
34398
11662
1
平行纵轴的切变强度／N .cm-2
—
4949
—
—
3．骨是人体理想的结构材料
表2-1 人胫骨与其他材料比较
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4. 耐冲击力和持续力差
不同载荷作用时，若在骨中所引起的张力分布一样，但效果不一样，两者相等时，冲击力在骨中引起的变化较大，也就是说，骨对冲击力的抵抗比较小。另一方面，骨的耐持续性能比较差，同其他材料相比，抗疲劳性能亦差。
5．机械力对骨结构的影响
在骨承受载荷的限度内，***骨对机械力的反应是由应力的值所决定的。骨对生理应力刺激的反应往往处于平衡状态，应力越大，骨的增生和密度增厚越强。
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6．应力强度的方向性
骨结构中骨密质和骨松质中的密度不同，它们承受的力量也就不同。骨密质的多孔性程度占5％～30％，而骨松质却占30％～90％，骨密质的刚性比骨松质大，骨密质的变形(约2％)比骨松质的变形(约7％)小。
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二、骨的力学特征
骨由骨密质与骨松质组成。
骨密质是一种由骨单位、骨间质系统和有机的粘弹性的联接物质共同构成的复合材料。
骨松质则是由许多针状和片状的骨小梁相交织成网格形的蜂窝状固体。骨松质与骨密质的结构不同，其力学性质也截然不同。
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（一)骨密质的力学性质
1．应力一应变关系
屈服点（B)，即过此点骨就会发生某种持久变形，极限断裂点(C)．即过此点标本发生破坏。
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2．不同载荷作用下骨密质的特性
(1)拉伸
人在股骨和肱骨的拉伸强度相近，约为125×106 N／m2。较大拉伸载荷的作用下骨会伸长。骨组织在拉伸载荷下断裂的机理主要是结合线的分离和骨单位的脱离。如在跟腱附着点附近的跟骨骨折，就是由于小腿三头肌的强力收缩对跟骨产生异常大的拉伸载荷引起的。
(2)压缩
骨干最经常承受的载荷是压缩载荷，而且压缩负荷能够刺激新生骨的生长，促进骨折的愈合。
人股骨所能承的最大压缩强度为170×106N／m2,比拉伸强度大36％左右。
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(3)弯曲
当骨承受弯曲载荷时，骨要同时受到拉伸和压缩，而且骨有一中性轴，在中性轴的凹侧的骨受压缩应力，凸侧受拉伸应力。在中性轴上没有应力。应力的大小与至骨干中性轴的距离成正比．距中性轴越远，应力越大。由于骨是不对称的，所以拉伸应力与压缩应力可不相等。骨受外力作用而弯曲往往是造成骨伤和骨折的原因之一，尤其是冲击弯曲影响更大。
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(4)剪切
剪切载荷作用时，载荷施加方向与骨表面平行或垂直，且在骨内部产生剪切应力和剪应变。骨剪切载荷时其内部发生角变形。通过对骨进行剪切实验的结果表明，骨密质的剪切强度要大于骨松质的剪切强度 。
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(5)扭转
载荷加于物体上使其沿轴线产生扭曲时，即形成扭转。当骨受到扭转载荷时，骨将沿其轴线产生扭曲。当骨发生扭转时，整个骨都有剪应力分布，且剪应力的量值与其距中性轴的距离成正比，距中轴越远，剪应力越大。图2—11是***骨密质试样压缩、拉伸和剪切试验时的极限应力比较。
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(6)复合载荷
物体同时受到多种载荷的作用。活体骨承受载荷是很复杂的，多属于复合载荷。在人的日常生活和体育运动中，骨干上的载状况并非是单一的载荷，作用在体内骨的载荷是复杂多变的，往往是多种载荷的复合。