Нужна помощь...

[natasha3091 0]

Здравствуйте!

Делаю диплом, рассчитываю конструкцию на прочность с помощью Ansys 9.0.

Конструкция: два позвонка с межпозвоночным диском (см. рис.). Раньше рассчитывала конструкцию с учетом того, что кость - изотропный материал, теперь проблема в том, что мат-л - анизотропный (в продольном напр. Ez=6900 МПа, коэф.Пуас.=0,29, в остальных напр. Еx,y=2300 МПа, КП=0,3).

Вопросы:

1) как задавать такие св-ва, как орто- или как анизотропные?

2) как правильно это сделать (то есть, если это ортотр. мат-л, то где брать модули сдвига, а если анизотр., то как из таких исх. данных выудить необх. коэф.)?

Заранее спасибо.

[MMV 0]

Если материал ортотропный (а тем более анизотропный), то модули сдвига не будут связаны с модулями упругости через коэффициенты Пуассона, поэтому их надо определять экспериментально.

У вас, как я понимаю материал, поперечно изотропный (ось симметрии Z), тогда модуль сдвига в пл. XY можно выразить Gxy=Ex/2(1+Ню_xy), а Gyz=Gxz все равно надо определять экспериментально.

PS

Я так понимаю, чтобы вам экспериментально определить модуль сдвига, придется кого-нить убить и вытащитиь позвоночник :)

Поэтому я бы на вашем месте прогнал бы расчеты на ваши нагрузки при разных модулях сдвига (диапазон изменения скажем так от 0.3E до E), и посмотрел бы как влияет изменение этих модулей на результаты. Вполне может быть, что влияние не так сильнО...

Изменено 19 марта 2009 пользователем MMV

[Fedor 1 619]

Зачем такая неоправданная жестокость? Можно купить в мясном магазине, свиные косточки, сварить холодец, а с костями поэкспериментировать

Отличная закуска под медицинский спирт

[Борман 2 392]

А что вообще планируется посчитать ? Напряжения в позвонке ? У меня, конечно, нет мед. образования, но думаю, что хребет "играет" не из-за упругости позвонков, а из за всяких относительх смещений.

[Fedor 1 619]

думаю, что контактное давление. Если, например, поднимать тяжесть, например рюкзак с искривленным позвоночником, то легко нерв прищемить, потом намаешься.

Раньше кавалеристы специально держали осанку, чтобы не получить проблем с позвоночником из-за динамики.

Если это так, то учет анизотропии ничего нового не даст, важен только модуль в направлении действия силы.

Получается что-то вроде расчета армированной колонны с эксцентриситетом.

[natasha3091 0]

Спасибо большое за ответы.

MMV, так и сделаю, прогоню расчет по нескольким вариантам.

А расчет делается для того, чтобы определить контактное давление в протезе, который заменяет межпозвоночный диск. Сейчас я анализирую, есть ли смысл считать материал позвонка анизотропным на исходной модели с межпозвоночным диском.

[Fedor 1 619]

Тогда есть смысл сделать как подрессоривание в автомобилях, максимально возможно податливый в рабочем диапазоне нагрузок и повышающаяся жесткость при перегрузках. Одеть протез в гофрированное колечко, при перегрузках гофры выпрямятся и армирующий материал будет удерживать от дальнейшего расползания. То есть протез увеличит жесткость

[natasha3091 0]

Fedor, спасибо, интересная мысль ,

[serg_a 0]

Надо измерить себя в длину когда лежишь с утра, и рост когда стоишь вечером. Разница будет определять податливость позвоночного столба под действием силы собственного веса. Я даже помню по биологии кажется цифры этой разницы назывались. Жесткость - величина, обратная податливости. Податливость эта образуется, по-видимому, засчёт упругости межпозвоночных дисков, а позвонки сами жёсткие тела. В первом приближении можно принять, что каждый межпозвоночный диск имеет одинаковую податливость. Таким образом можно определить жесткость неких упругих элементов, заменяющих в модели межпозвоночные диски. Посчитав динамику движения далее, можно определить силы, действующие в позвоночнике.

Эти же данные о податливости можно использовать для оценки того, какое значение модуля упругости в вертикальном направлении на сжатие у межпозвоночного диска наверное

А вот сдвиговые усилия и касательные напряжения как определять - это вопрос.

Как я представляю, межпозвоночный диск ведь не некая прокладка сплошная, а прокладка, у которой есть внутреннее содержание, довольно текучее, и довольно твёрдая оболочка. Вот эта оболочка и воспринимает сдвиговые усилия. А то, что внутри - содержимое диска - воспринимает усилия сжатия. На растяжение работает связочный и мышечный аппарат - диск из работы выключается. Так вот тут есть как видите довольно сложная проблема и очень интересная. Вот в Саратовском университете я лично учился на кафедре биомеханики, есть наверное труды какие-то. :)

Надо представлять себе физику, а не просто нарисовать в ансис позвонки и межпозвоночные диски и что-то пытаться посчитать.

Данных как понимаете мало относительно свойств материалов, если они воообще есть.

Это ж не сталь, о которой гораздо больше известно.

А чтобы при минимуме исходных данных получить приемлемый научный результат, надо очень хорошо понимать физику и ставить задачу.

Вот контактное давление нужно вам - а зачем?

Это же не самоцель - контактное давление?

[Crippling 0]

Данных как понимаете мало относительно свойств материалов, если они воообще есть.

Да не, на самом деле сушествуют даже специальные справочники с параметрами различных костей и прочностные характеристики там есть. Мне приходилось как-то заниматься зубами и челюстями. Искать скажу пришлось долго, но я тогда нашел. По крайней мере англоязычные материлы должны быть.

[Fedor 1 619]

"Вот контактное давление нужно вам - а зачем?

Это же не самоцель - контактное давление?

" именно это цель, так как Тальков пел "природа не дура, а Бог не калека", поэтому он

при создании человека опирался на концепт Лейбница, что мы живем в лучшем из возможных миров,

частным случаем которого являются вариационные принципы механики и Ansys , естественно

А концентрация давления от равномерного потребует повышенной жесткости, Бог как великий математик не допустит такого расточительства

[natasha3091 0]

Да не, на самом деле сушествуют даже специальные справочники с параметрами различных костей и прочностные характеристики там есть. справочники действительно есть, но об анизотропии там инфы нет, во всех работах, которые я рассматривала, материалы позвонка (кортикальная, трабекулярная кость) рассм. как изотропные, а мой руководитель спит и видит, как анизотропия используется в моих расчетах , а помочь в поиске данных не может или не хочет.

Надо представлять себе физику, а не просто нарисовать в ансис позвонки и межпозвоночные диски и что-то пытаться посчитать. Я задавала вопрос по поводу св-в материалов, а не о физике процесса. Мне кажется, что если человек берется за какую-то тему, то он в ней досконально разбирается, прежде, чем рисовать все это в Ansys и делать какие-то расчеты.

Вот контактное давление нужно вам - а зачем?

Это же не самоцель - контактное давление? А на этот вопрос Вам Fedor ответил, за что ему огромное спасибо!!!

Изменено 28 марта 2009 пользователем natasha3091

[Fedor 1 619]

"природа не дура, а Бог не калека", а Великий математик и вряд ли он стал бы придумавать что-то

новое, если есть проверенная технология, так рассуждают постмодернисты. Отсюда следует чисто прагматичный

вывод - поскольку у разных сортов дерева примерно одинаковые пропорции между продольным и поперечным модулем

упругости, то какой ему был смысл делать в костях другую пропорцию?

А раз смысла брать другую пропорцию не было, то есть смысл взять ее и для костей

А оппоненты пусть доказывают, что она неверна. Выиграете в любом случае, то есть узнаете анизотропный модуль

"Е=(0,566lgB -0,003)x105

где: lgB - десятичный логарифм возраста, для возраста 28 лет модуль упругости составил

0,81611х10**5 кГс/см2. Коэффициент поперечной деформации является величиной постоянной и равен 0,35.

" то есть 0.8 10**4 Н/кв.мм

<noindex>http://www.med-pravo.ru/SudMed/SpecLiterature/GDK.htm</noindex>

Это примерно как у дерева 10**4 Н/кв.мм

Поперечный модуль функционально связан с устойчивостью волокон в кости и

в принципе его можно рассчитать. То есть волокна должны быть связаны между собой,

чтобы не теряли устойчивость, иначе его можно было бы взять нулевым.

это как взять пару линеек и давить сверху, а чтобы они не теряли устойчивость, их надо склеить

между собой

Используя философский концепт Лейбница, на котором основан МКЭ, например, - мы живем в лучшем

из возможных миров - и надо определить поперечную анизотропию. Можете смоделировать и проверять

на устойчивость отдельные стержни с заполнителем.

[natasha3091 0]

"природа не дура, а Бог не калека", а Великий математик и вряд ли он стал бы придумавать что-то

новое, если есть проверенная технология, так рассуждают постмодернисты. Отсюда следует чисто прагматичный

вывод - поскольку у разных сортов дерева примерно одинаковые пропорции между продольным и поперечным модулем

упругости, то какой ему был смысл делать в костях другую пропорцию?

А раз смысла брать другую пропорцию не было, то есть смысл взять ее и для костей

А оппоненты пусть доказывают, что она неверна. Выиграете в любом случае, то есть узнаете анизотропный модуль

"Е=(0,566lgB -0,003)x105

где: lgB - десятичный логарифм возраста, для возраста 28 лет модуль упругости составил

0,81611х10**5 кГс/см2. Коэффициент поперечной деформации является величиной постоянной и равен 0,35.

" то есть 0.8 10**4 Н/кв.мм

<noindex>http://www.med-pravo.ru/SudMed/SpecLiterature/GDK.htm</noindex>

Это примерно как у дерева 10**4 Н/кв.мм

Поперечный модуль функционально связан с устойчивостью волокон в кости и

в принципе его можно рассчитать. То есть волокна должны быть связаны между собой,

чтобы не теряли устойчивость, иначе его можно было бы взять нулевым.

это как взять пару линеек и давить сверху, а чтобы они не теряли устойчивость, их надо склеить

между собой

Используя философский концепт Лейбница, на котором основан МКЭ, например, - мы живем в лучшем

из возможных миров - и надо определить поперечную анизотропию. Можете смоделировать и проверять

на устойчивость отдельные стержни с заполнителем.

Спасибо, я Вами восхищаюсь! Хорошая статья, буду применять :) Изменено 29 марта 2009 пользователем natasha3091

[serg_a 0]

Используя философский концепт Лейбница, на котором основан МКЭ, например, - мы живем в лучшем

из возможных миров - и надо определить поперечную анизотропию. Можете смоделировать и проверять

на устойчивость отдельные стержни с заполнителем.

Что значит лучший мир вообще??? Не говорится в МКЭ, например, ни о каких мирах лучших или худших!!

Невозможно ж читать посты такого содержания!

[MMV 0]

Да нет (ИМХО)... что-то в этом есть...:)

[Fedor 1 619]

Что значит лучший мир вообще??? Не говорится в МКЭ, например, ни о каких мирах лучших или худших!!

Невозможно ж читать посты такого содержания!

Это зависит от уровня образования

МКЭ как одна из технологий вариационного исчисления, как раз ищет экстремум

Сами согласитесь, коль возможностей никаких, то как что-нибудь улучшить

Хотя если человек слаще морковки и круче СНИПов с ГОСТами ничего в жизни не пробовал, то конечно