ЗАВИСИМОСТЬ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЪЕКТА

DEPENDENCE OF CHANGES IN THE STRESS-STRAIN STATE ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF THE OBJECT

Anna Safronova

Student, Department of medical Radioelectronics SPBSUAI,

Russia, Saint Petersburg

Polina Pashkova

Student, Department of medical Radioelectronics, SPBSUAI

Russia, Saint Petersburg

Semyon Osadchy

Student, Department of medical Radioelectronics SPBSUAI,

Russia, Saint Petersburg

АННОТАЦИЯ

Модуль Юнга является важным механическим параметром, он является мерой сопротивляемости продольным деформациям и определяет степень жесткости. При проведении различных биомеханических исследований в инженерно-компьютерной программе SolidWorks было выяснено влияние данного параметра на результат исследований. Цель данной работы носит обзорный характер, позволяющий проследить зависимость изменения напряженно - деформированного состояния исследуемого объекта от изменения его механических свойств.

ABSTRACT

Young's modulus is an important mechanical parameter, it is a measure of resistance to longitudinal deformations and determines the degree of stiffness. When conducting various biomechanical studies in the engineering computer program SolidWorks, the influence of this parameter on the research result was found out. The purpose of this work is an overview, which allows us to trace the dependence of changes in the stress-strain state of the object under study on changes in its mechanical properties.

Ключевые слова: модуль Юнга, биомеханика, solidworks.

Keywords: young's module, biomechanics, solidworks.

Введение

За последние годы в мире медицины произошло осознание того, что человеческий организм необходимо рассматривать с применением знаний в области физики. В последние годы проводятся множество исследований в пользу подтверждения данного факта [3]. Программные комплексы САПР, такие как SolidWorks позволяют моделировать различные послеоперационные ситуации, происходящие с исследуемым объектом и при этом не прибегать к прямому контакту с пациентом [1]. Результаты данных исследований должны быть сопоставлены с научной базой и экспериментами в медицинских НИИ, но уже на данном этапе развития подобные результаты, полученные в аналогичных программах, применяются для лечения пациентов [2]. В данной работе проведены исследования изменения напряжения при изменении механических свойств материала.

Материалы и методы

Для проведения исследования в программе SolidWorks была построена компьютерная модель здорового глаза. Роговица глаза связана со склерой жестко, поэтому исследования проведены на модели, представленной роговицей, жестко закрепленной по наружному контуру (рисунок 1).

Рисунок 1. Модель роговицы в разрезе с местами закрепления и приложения нагрузок

При исследовании роговица была разбита на 5 частей, 4 из них подвергались изменению модуля упругости в диапазоне от 0,54 до 13,6 МПа. Исследования проводились при разном внутриглазном давлении: 25, 40, 60 и 80 мм. рт. ст.

По полученным эпюрам перемещений для каждого отдельного случая с помощью команды зондирования были найдены значения перемещения роговицы (рисунок 2).

Рисунок 2. Эпюра перемещений с результатами зондирования роговицы

Результаты исследования влияния модуля нормальной упругости в различных секторах роговицы на напряженно-деформированное состояние представлены на графиках (рисунок 3).

Изображены кривые: 1 – при модуле упругости 0,54МПа, 2 – при 1 МПа, 3 –1,5 МПа, 4 –2 МПа, 5 –2,5 МПа.

Рисунок 3. Результаты исследования

По полученным данным можно сделать вывод, что чем меньше модуль упругости и внутриглазное давление, тем больше перемещение.

Вывод

Данное исследование хорошо показывает зависимость изменения напряженно-деформированного состояния исследуемого объекта от изменения его механических характеристик. Это то, на что нужно обратить внимание при подготовке к операции, необходимо учитывать физиологические особенности пациентов, в зависимости от их возраста, образа жизни. Приведенные данные наглядно отображают зависимость результатов исследований от заданных параметров.

Список литературы:

1. Бегун, П.И. Биомеханическое моделирование объектов протезирования. СПб.: Политехника. 2011, 464 с.:
2. Иомдина Е.Н. Биомеханика глаза: теоретические аспекты и клинические приложения. М.: Реал Тайм, 2015. С. 208.
3. Рубашова Д.А. Биомеханические исследования состояния структур глаза / П.И. Бегун, Д.А. Рубашова // научно-производственный журнал Биотехносфера. – 2011. – №3. – C. 23–26.