生物力学总结

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1、第一章概论生物力学定义：采用力学理论及方法来研究生物体内物质的运动，是力学与医学、生物学等学科交互结合、相互渗透形成的一门新兴的交叉学科。分类：生物固体力学、运动生物力学、生物流体力学研究对象及方法：生物固体力学：利用材料力学、塑性力学、断裂力学等固体力学的基本理论和方法，研究生物（动物、植物、病毒等）及其组织器官中与之相关的力学问题。生物流体力学：利用流体力学的基本理论和方法，主要研究动物和人体心血管系统、消化呼吸系统以及游泳、飞行等与水动力学、空气动力学、边界层和流变学有关的力学问题。运动生物力学：用静力学、运动学

2、和动力学的基本原理结合解剖学、生理学研究生物运动的学科。用理论力学的原理和方法研究生物是个开展得比较早、比较深入的领域。本部分研究的内容及考虑的问题强度问题：强度—材料在外力作用下抵抗破坏（永久变形和断裂）的能力；刚度问题：刚度—指材料或结构在受力时抵抗变形的能力；本构关系：反映材料力学性能的应力应变曲线。连续介质定义：考察空间Ω0内一点P，再考察空间Ω0内体积分别为V1，V2，…,Vn的子空间序列，序列中的每一个都包含下一个，且都包含P，当时，Vn趋近于一个有限的正数k,若Vn内所包含的物质质量为Mn，且满足，我们称

3、P点处在极限体积k上具有可接受变动性ε的物质密度。同样，若在Ω0内的每一点上定义密度、动量及能量全是连续函数，则我们说Ω0内物质是一种连续介质。研究动脉血管可以作为连续介质，研究构成血管的蛋白不可作为连续介质体积力：能穿越空间作用到物体上的力，取决于物体的局部性质。（eg.磁场力）表面力：必须通过物体接触面传递的力。（eg.风对建筑的力）外力：由系统外的物体对于该系统或它的某一部分所作用的力。荷载：使结构或构件产生内力和变形的外力及其它因素，单位：Newton（N）静荷载、动荷载(1)集中力与分布力（具有较强的相对性）

4、：集中力：作在物体上的外力如果作用面积远远小于物体尺寸，可以简化为集中力。分布力：作在物体上的外力如果作用面积较大而不能简化为集中力，可简化为分布力。(2)力偶、力偶矩与力矩：力偶：一对相互平行、大小相等、方向相反的力。力偶矩：M=Fd,与参考系无关。力矩：单个力对物体转动效应的度量，分为对点和对轴的矩。Mo=F×r位移、变形与应变1位移：由初位置到末位置的有向线段，其大小与路径无关，方向由起点指向终点。2变形：由荷载引起的结构形状和尺寸的变化。分类：弹性变形(可逆转)塑性变形(部分逆转)断裂(不可逆转)基本形式：拉伸

5、与压缩受力特点：外力合力的作用线与杆件轴线重合；变形特点：杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近；变形特点：位于两力之间的截面发生相对错动。扭转受力特点：大小相等,方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶；变形特点：杆件的横截面保持平面，并绕轴线产生相对转动。平面弯曲受力特点：大小相等,方向相反且作用杆件平面的力矩；变形特点：杆件的横截面始终垂直于杆轴线，轴线上部受拉，下部受压。3应变：由荷载引起的结构形状和尺寸的相对变化，分为正应变和剪应变。正应变:微

6、小单元因变形产生的长度增量与原长度的比值，常用希腊字母ε表示.剪应变:为一微小单元承受剪应力时所产生的角变形量，常用希腊字母γ表示.θγ=tanθ≈θ内力与应力1内力：外力作用下，物体系统内部相互作用的力。包括：轴力、剪力、扭矩和弯矩求内力用截面法。步骤：1）用假想的横截面将物体剖开；2）留下左半部分和右半部分；3）将弃去的部分对留下的部分的作用用内力来代替；4）利用牛顿定律建立平衡方程。轴力：截面上轴力沿轴线方向，通常用N表示，规定：受拉为正，受压为负剪力：作用在构件上大小相等、方向相反且作用线很近的一对力，通常用V

7、表示，规定：使剪力之间杆件微段产生顺时针转动为正，逆时针为负。扭矩：通常用T表示，规定：右手拇指指向外法线方向为正(+),反之为负(-)弯矩：通常用M表示，规定：使杆件微段产下部受拉为正，上部受拉为负。2应力：单位面积内的内力集度，单位为N/mm2(MPa)正应力剪应力胡克定律：弹簧的延伸量与施加在上面的荷载成正比F=-kΔL变形体：指在受到外力的作用下形状或体积会发生变化的物体刚体：在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体约束：一个物体受到另一个物体的阻碍而使其运动受到一定的限制，称该物体受到了约束。常见的有：

8、(1)固定约束；(2)铰链约束；(3)定向约束；(4)光滑面约束；(5)柔性约束。固定约束特点：既不能平移又不能转动的约束。铰链约束特点：不能平移但可以转动的约束。定向（辊轴）约束特点：铰链约束不是固定在支撑面上，而是沿支撑面滑动的约束，限制了沿支承面法线方向的运动。方向：垂直于支承面光滑面约束特点：两物体直接接触，不计接触处磨擦