2. Mexanik xususiyatlarni o'rganishning ahamiyati Elastiklik: Guk qonuni va kuchlanish-deformatsiya egri chiziqlari

3. Elastiklik: Guk qonuni va kuchlanish-deformatsiya egri chiziqlari
Guk qonuni - bu materialning elastik chegarasida qolishi sharti bilan, materialning deformatsiya (deformatsiya) miqdori unga qo'llaniladigan kuchga (kuchlanish) to'g'ridan-to'g'ri proportsionalligini bildiruvchi printsipdir. Bu shuni anglatadiki, agar material ushbu chegarada cho'zilsa yoki siqilsa, kuch olib tashlangandan so'ng u asl shakliga qaytadi. Proportsionallik konstantasi elastiklik moduli yoki Young moduli deb ataladi va u materialning qattiqligining o'lchovidir.
Matematik jihatdan Guk qonunini quyidagicha ifodalash mumkin:
Kuchlanish = elastiklik moduli x deformatsiya
yoki
σ = E × ε
bu yerda σ - kuchlanish, E - elastiklik moduli, ε - deformatsiya.
Kuchlanish-deformatsiya egri chiziqlari - berilgan material uchun kuchlanish va deformatsiya o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatadigan grafiklar. Egri chiziq odatda uchta hududdan iborat: elastik mintaqa, plastik mintaqa va sinish hududi.
Elastik mintaqada material o'zini elastik tutadi va Guk qonuniga bo'ysunadi, ya'ni kuchlanish kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu mintaqadagi egri chiziqning qiyaligi elastiklik moduliga teng.
Plastik hududida material kuchni olib tashlaganidan keyin ham doimiy deformatsiyaga uchraydi. Bu mintaqadagi stress kuchayib borayotgan kuchlanish bilan kuchayishda davom etmoqda, ammo munosabatlar endi chiziqli emas.
Sinish hududida material kuchlanishning tez o'sishini boshdan kechiradi, bu esa yakuniy nosozlikka olib keladi, natijada yuk ko'tarish qobiliyati keskin pasayadi.
Kuchlanish-deformatsiya egri chiziqlari materiallarning mexanik xususiyatlari, masalan, ularning elastiklik moduli, oqish kuchi, yakuniy mustahkamlik va egiluvchanlik kabi muhim ma'lumotlarni berishi mumkin. Ushbu ma'lumot qurilish tuzilmalaridan tortib biomedikal implantlargacha bo'lgan turli xil ilovalar uchun materiallarni loyihalash va tanlash uchun juda muhimdir.
4. Plastiklik: Oqim kuchi, yakuniy kuch va egiluvchanlik
Plastiklik - bu materiallarning elastiklik chegarasidan tashqarida, stress ostida doimiy deformatsiyaga kirish qobiliyatini tavsiflovchi xususiyati. Elastik deformatsiyadan farqli o'laroq, plastik deformatsiyalar qaytarib bo'lmaydigan bo'lib, kuchlanish olib tashlanganidan keyin material asl shakliga qaytmaydi.
Chidamlilik kuchi - bu materialning plastik deformatsiyaga kirishishidan oldin bardosh bera oladigan kuchlanish miqdori. Bu ko'pincha materialning 0,2% yoki undan ko'p doimiy deformatsiyani namoyon qila boshlagan kuchlanish sifatida aniqlanadi. Chidamlilik mustahkamligi muhim mexanik xususiyat bo'lib, u o'z shaklini doimiy ravishda o'zgartirishdan oldin material bardosh berishi mumkin bo'lgan maksimal kuchlanish miqdorini ko'rsatadi.
Yakuniy kuch - bu materialning ishdan chiqishidan oldin, ko'pincha sinishi yoki sinishi bilan bardosh bera oladigan maksimal kuchlanish. Bu turli xil ilovalar uchun materiallarni loyihalash va tanlash uchun muhim xususiyatdir, chunki u ishlamay qolishidan oldin materialning maksimal yukini aniqlaydi.
Egiluvchanlik - bu materialning ishdan chiqishidan oldin plastik deformatsiyaga tushish qobiliyati. Bu materialning sinishi yoki sinishidan oldin qancha cho'zilishi yoki deformatsiyalanishi mumkinligini ko'rsatadigan o'lchovdir. Egiluvchanlik, odatda, materialning plastik deformatsiyaga uchraganida uning maydonining foiz cho'zilishi yoki foiz qisqarishi sifatida ifodalanadi. Egiluvchanligi yuqori bo'lgan materiallar sinishdan oldin katta deformatsiyalarga duchor bo'lishi mumkin, bu ularni simlar yoki quvurlar kabi materiallarni turli shakllarda shakllantirishni talab qiladigan ilovalar uchun foydali qiladi.
Oqim kuchi, yakuniy kuch va egiluvchanlik o'rtasidagi bog'liqlik materialning turiga va uning xususiyatlariga qarab farq qilishi mumkin. Misol uchun, ba'zi materiallar yuqori rentabellikga va yakuniy mustahkamlikka ega bo'lishi mumkin, ammo past egiluvchanlik, boshqalari esa past rentabellik va yakuniy kuchga ega, lekin yuqori egiluvchanlikka ega bo'lishi mumkin. Ushbu xususiyatlarni tushunish muayyan yuk va sharoitlarga bardosh bera oladigan materiallarni tanlash va loyihalash, shuningdek, ular stress ostida qanday harakat qilishini taxmin qilish uchun juda muhimdir.
Suyak, tog’ay va mushak kabi biologik to'qimalar o'zlarining funktsiyalari va ishlashi uchun juda muhim bo'lgan noyob mexanik xususiyatlarga ega. Bu xossalarga to‘qimalarning tarkibi, tuzilishi va tuzilishi ta’sir ko‘rsatadi.
Biologik to'qimalarning asosiy mexanik xususiyatlaridan ba'zilari:
Elastik modul: Bu to'qimalarning qattiqligining o'lchovidir, u stress ostida qanchalik deformatsiyalanishi mumkinligini aniqlaydi. Elastik modul to'qimalarning tarkibi va tuzilishi bilan bog'liq bo'lib, u har xil turdagi to'qimalarda sezilarli darajada farq qilishi mumkin.
Hosildorlik kuchi: Bu to'qimalarning plastik deformatsiyasiga duchor bo'ladigan stressdir, bu uning shakli va tuzilishida doimiy o'zgarishlarga olib kelishi mumkin.
Yakuniy kuch: Bu to'qima muvaffaqiyatsizlikka uchragunga qadar, ko'pincha sinish yoki yirtish orqali bardosh bera oladigan maksimal stressdir.
Qattiqlik: Bu to'qimalarning ishdan chiqishidan oldin energiyani yutish qobiliyatining o'lchovidir, bu uning sinishi va shikastlanishiga chidamliligi bilan bog'liq.
Viskoelastiklik: Bu to'qimalarning stress ostida ham elastik, ham yopishqoq harakatlarini ko'rsatish xususiyatidir. Biologik to'qimalar ko'pincha ularning funktsiyasi va ishlashi uchun muhim bo'lgan murakkab viskoelastik xususiyatlarga ega.
Anizotropiya: Ko'pgina biologik to'qimalar qo'llaniladigan kuch yo'nalishiga qarab turli xil mexanik xususiyatlarni namoyon qiladi. Bu ularning murakkab tuzilishi va tashkil etilishi bilan bog'liq bo'lib, bu turli o'qlar bo'ylab qattiqlik va quvvatning o'zgarishiga olib kelishi mumkin.
Biologik to'qimalarning mexanik xususiyatlarini tushunish biomedikal qurilmalar va implantlarni loyihalash va ishlab chiqish, shuningdek, turli tayanch-harakat tizimi kasalliklari va shikastlanishlarini tashxislash va davolash uchun juda muhimdir. U biomexanika va tirik organizmlar mexanikasini o'rganishda ham muhim rol o'ynaydi.