Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,778

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И ЛОСЕЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ИЗГИБ ПЯСТНОЙ КОСТИ

Пименов М.Ю.
Костная ткань обладает целым рядом уникальных физических свойств. Наиболее ценными с производственной точки зрения, представляются только некоторые из них: жесткость, твердость, упругость, эластичность. Наш научный интерес проявился на два основных свойства: жесткость и эластичность.

Методика и методика исследования

В представленной работе были проведены исследования пястных трубчатых костей крупного рогатого скота и лосей, методом испытания на изгиб, с помощью прессовальной машины (ПМ-3).

Материалом при проведении исследования служили: прессовальная машина (ПМ-3), а также диафизы пястных костей взрослых животных (18 месяцев) крупного рогатого скота (n = 6) и лосей (n = 6), длиной 10 см. у данных образцов предварительно производилось измерение внешнего (продольного и поперечного) и внутреннего (продольного и поперечного) диаметров, радиуса толщины компактного слоя (рис. 1). Всего было происследовано 24 диафиза пястной кости, из них 12 диафизов крупного рогатого скота и 12 диафизов лосей.

 1

Рис. 1. Схема проведения метрики диафизов пястных костей

Методика исследования основана на определении максимальных физических пределов биоматериала двух видов животных в сравнительном аспекте.

Метод испытания на изгиб

При испытании на изгиб образец (диафиз пястной кости) укладывали концами на две опоры, а в середине производили нагружение (использовался цельный металлический цилиндр, диаметром 3 см). О сопротивлении биоматериала судили по величине прогиба исследуемого образца (рис. 2) [1; 2; 3].

При испытании образцов пястной кости на изгиб в одной зоне происходит сжатие продольных волокон коллагена, в другой зоне растяжение. Нагрузку при проведении исследования увеличивали постепенно медленным поворачиванием винта на прессовальной машине. Общее время затраченное от начала воздействия нагрузки, до ее окончания составило в среднем для диафизов крупного рогатого скота 12-15 секунд, а для диафизов лосей 20-26 секунд. Полученные цифровые данные по окончании всего комплекса измерений, а также завершения испытания на сжатие были внесены в соответствующие геометрические формулы для осуществления всей последовательности расчетов, необходимых при анализе свойств: твердости и эластичности [3; 4; 5]:

1

2

Между зонами сжатия и растяжения расположен нейтральный слой, волокна которого не подвергались деформации, то есть их длина не изменялась. Из рис. 2 видно, что чем больше волокна расположены от нейтрального слоя, тем большую деформацию они испытывали. Из этого следует, что при изгибе в поперечных сечениях диафиза пястной кости под действием внутренних сил возникли нормальные напряжения сжатия и растяжения, величина которых зависела от положения рассматриваемых точек в сечении. Наибольшие напряжения возникали в двух зонах: сжатия и растяжения. В зоне расположенной на нейтральной оси, напряжения были равны нулю.

 2

Рис. 2. Схема проведения испытания образцов на изгиб

Результаты исследования

Результаты исследования пястной трубчатой кости на изгиб у крупного рогатого скота и лосей в возрасте 18 месяцев (М ± m)

Номер исследования

Параметры исследования

Вид животного

Крупный рогатый скот (n = 6)

Лоси (n = 6)

1

Общие: диаметр, см:

2

Наружный

Внутренний

продольный

поперечный

продольный

поперечный

3

продольный

продольный

3,5 ± 1,15*

2,1 ± 0,83*

2,7 ± 0,85*

1,6 ± 0,53*

4

поперечнеый

поперечнеый

4,5 ± 1,34*

2,4 ± 1,07*

3,0 ± 1,06*

1,7 ± 0,65*

5

Толщина компакты, см

7,6 ± 1,12*

1,1 ± 0,95*

6

Кольцевое сечение, см

0,77 ± 0,177 **

0,875 ± 0,114**

0,62 ± 0,086**

0,56 ± 0,072**

7

Момент инерции, см⁴

0,71±0,085**

13,32 ± 0,547**

2,28 ± 0,110**

3,64 ± 0,131**

8

Момент сопротивления, см³

0,85 ± 0,034**

6,0 ± 0,421**

1,7 ± 0,092**

2,43 ± 0,124**

9

Поперечное сечение круга, см

1,2 ± 0,032**

2,26 ± 0,047**

1,35 ± 0,021**

1,50 ± 0,024**

10

Площадь поперечного сечения, см²

3,46 ± 0,056**

9,61 ± 0,117**

2,0 ± 0,020**

2,26 ± 0,022**

11

Нормальная напряженность, кПа

19,09 ± 0,179**

80,0 ± 0,338**

12

Максимальная напряженность в сечении, кПа

1,7 ± 0,012**

0,24 ± 0,015**

1,7 ± 0,008**

1,2 ± 0,006**

13

Изгибающий момент, Н·м

1450 ± 215

28750 ± 324

Примечание: * - при Р ≤ 0,05; ** - при Р ≤ 0,001

Выводы

1. Время воздействия нагрузки на диафиз пястной кости при проведении испытания на изгиб у крупного рогатого скота в 1,6-1,7 раза ниже, чем у лосей, это свидетельствует о более плотном компактном слое.

2. Угол скола пястной кости при испытании на изгиб у крупного рогатого скота составляет 30, у лосей - 55.

3. Показатели нормальной напряженности, изгибающего момента, у лосей от 4, до 20 раз превышают таковые показатели у крупного рогатого скота, что служит фактическим подтверждением высшей степени преобладания свойства твердости, компактной части костной ткани, у лосей, над свойством эластичности, в соотношении 8:1, у крупного рогатого скота также твердость костной ткани превышает эластичность, но только в соотношении 2:1.

Список литературы

  1. Биргер И.А., Мавлютов Р.Р. Сопротивление материалов. - М.: Наука, 1986. - С. 560.
  2. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа, 1998. - С. 367.
  3. Ицкович Г.М., Минин Л.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: учеб. пособие для вузов / под ред. Л.С. Минина. - М.: Высшая школа, 1999. - С. 592.
  4. Писаренко Г.С. и др. Сопротивление материалов. - Киев: Вища школа. Головное изд-во. 1979. - С. 696.
  5. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. - М.: Мир, 1976. - С. 669.

Библиографическая ссылка

Пименов М.Ю. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ У КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА И ЛОСЕЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ИЗГИБ ПЯСТНОЙ КОСТИ // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 5. – С. 26-28;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=21451 (дата обращения: 03.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074