Приложение 3

Титульный лист программы дисциплины

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького»

ИОНЦ «Физика в биологии и медицине»

Математико - механический факультет

Теоретической механики кафедра

Методы экспериментальной механики живых систем

Сборник лабораторных работ

Подпись руководителя ИОНЦ

Дата

Екатеринбург

2007

Содержание

Лабораторные работы

№ 1. Цена полосы материала 3

№ 2. Изгиб балок 7

№ 3.Автоматизация съема данных оптического эксперимента 14

№ 4. Аппроксимация данных оптического эксперимента 22

№ 5. Действие сосредоточенной нагрузки на полуплоскость 36

№ 6. Диск, сжатый по диаметру 43

№ 7. Коэффициент концентрации напряжений 49

№ 8. Эпифизарные пластинки и костные трабекулы 56

№ 9. Напряжения в бедренной кости человека 61

№ 10. Напряжения в системе «зуб - пломба» 64

№ 11. Биомеханика зубных протезов 69

№ 12. Определение поперечных деформаций 74

№ 13. Нормальные перемещения пластины 78

№ 14. Напряжения в натуральной нижней челюсти 84

Лабораторная работа № 1

ЦЕНА ПОЛОСЫ МАТЕРИАЛА

Интенсивность светового потока на экране плоского и кругового полярископов, как следует из формулы (3.6) Методических указаний, равна нулю в точках, где разность хода  составляет целое число n длин волн  . Геомет­рическое место таких точек названо полосами или изохромами, порядок каждой из которых определяется некоторым целым числом.

Используя (3.6), запишем основной закон фотоупругости в виде

(1)

или, выражая разность главных напряжений,

(2)

Обозначим через σ₀ постоянную величину

(3)

Формулу (3) можно преобразовать, используя значение максимального касательного напряжения τ_max, равного :

(4)

Постоянная σ₀ (τ₀) называется ЦЕНОЙ ПОЛОСЫ МОДЕЛИ. Она измеряется в кг/ см² , зависит от материала, толщины модели t и длины волны света, применяемого в полярископе. Постоянная , равная , называется ЦЕНОЙ ПОЛОСЫ МАТЕРИАЛА.

Знание постоянных σ₀ и позволяет по известному числу полос определить ВЕЛИЧИНУ разности главных напряжений для любой точки модели. Цену полосы определяют тарировочными испытаниями.

Рассмотрим, например, трехступенчатую пластину при чистом растяжении (рис. 1).

Рис. 1. Трехступенчатая полоса при чистом растяжении

Три участка А , В и С имеют разную ширину d и достаточно большую длину, с тем чтобы на большей части каждого участка напряжения были распределены равномерно. При чистом растяжении для каждого участка и, следовательно,

Цену полосы удобно определять также, используя в качестве тарировочной модели диск, сжатый по диаметру двумя сосредоточенными силами (рис. 2).

Рис. 2. Картина полос в диске, сжатом по диаметру.

В центре диска - гдеD диаметр диска. Следовательно,

(5)

где n - порядок полосы в центре диска.

Цена полосы σ₀ для материала Э-2, например, составляет 19 кг/см². Значения постоянных σ₀ и τ₀ для различных материалов можно найти в [2, 3, 5] .

Цель работы. Определение цены полосы модели и материала.

Ход работы

1. Последовательно увеличивая нагрузку при растяжении ступенчатой полосы на прессе УП-7, добиться равномерного затемнения на экране каждого из участков.

2. Измерив при этом нагрузку Р, найти цену полосы модели и материала.

3. Перемонтировать пресс УП-7 для сжатия диска по вертикальному диаметру. Определить порядок полосы в центре диска в светлом полярископе (рис. 2) и соответствующую величину нагрузки. Вычислить цену полосы модели и материала по формуле (5).

4. Меняя светофильтры, убедиться, что цена полосы зависит от длины волны монохроматического света.