6 курс / Судебная медицина / Повреждения_грудной_клетки_тупыми_предметами_биомеханика,_диагностика

Рис. 1.5. Эпюры силовых факторов вдоль оси ребра от нагрузки из плоско­

сти реберной дуги. Вариант нагружения 2.

Рис. 1.6. Эпюры силовых факторов вдоль оси ребра от нагрузки в плоскости реберной дуги. Вариант нагружения 3.

стояния ребра. Во-первых, эпюры необходимы для расчета напряженного состоя­ ния ребра в каждом сечении и гюстроения графиков действующих напряжений вдоль ребра, что позволяет более точно определить зону возможных разрушений. Во-вторых, эпюры силовых факторов уже несут в себе значительную информацию о напряженно-деформированном состоянии ребра.

Как несущая конструкция, ребро характеризуется достаточно плавным из­ менением вдоль оси прочности и жесткостных параметров. Поэтому, имея опреде­ ленные знания о влиянии тех или иных силовых факторов на напряженное состоя­ ние сечений ребра, на основе визуального анализа эпюр, можно достаточно точно прогнозировать зоны переломов и механизмы повреждений.

Так например, известно, что наибольшую долю в нормальные напряжения в сечениях ребра вносит изгибающий момент. Зоны максимальных значений изги­ бающих моментов М в вариантах нагружения 1, 2, 3 (рис. 1.2, 1.4, 1.6) и будут зо­ ной возможных разрушений.

В варианте нагружения 4 (рис. 1.8) на эпюре перерезывающей силы Q заме­ тен резкий всплеск нагруженности в околопозвоночной зоне. Очевидно, что в этой зоне при разрушении возможно наличие механизмов повреждений, связанных со сдвиговыми деформациями. Более точный ответ на этот вопрос может дать только расчет напряженного состояния ребра. Для графической иллюстрации изложенных выше рассуждений на рис. Г. 10 приведены совмещенные эпюры изгибающих мо­ ментов и деформированное состояние ребра при разрушении в различных вариан­ тах внешнего травмирующего воздействия.

Совпадение зоны переломов на реальном ребре и зоны максимальных изги­ бающих моментов на эпюре расчетной модели подтверждают правильность вы­ бранной расчетной схемы.

В дополнение к 4 вариантам одностороннего бокового внешнего воздейст­ вия рассмотрим случай нагружения. называемый "сагиттальная компрессия".

Сагиттальная компрессия характеризуется одновременным сдавлением грудной клетки спереди и сзади, что возникает при воздействии на тело, лежащее на земле, либо прижатое к стене.

Рис. 1.10. Совмещение эпюры изгибающих моментов согнутых по ребру с реберными кольцами.

Основной несущей структурой ребра является слой компактного вещества, обладающий наибольшей прочностью и жесткостью. Губчатое вещество, как пока­ зывают экспериментальные исследования, имеет модуль упругости в несколько раз меньше, чем компакта. Слой надкостницы очень эластичен и имеет модуль упруго­ сти значительно ниже, чем компакта и губчатое вещество.

Анализ показывает, что при расчетах напряженного состояния сечения реб­ ра при травматических воздействиях прочностными свойствами губчатого вещест­ ва и надкостницы можно пренебречь, так как при приведении несущих свойств этих слоев к слою компакты прочностные параметры компактной оболочки прак­ тически не меняются. Таким образом, в силовом плане сечение ребра представляет собой оболочку компактного вещества. Этот вывод носит принципиальный харак­ тер, так как в литературных источниках, посвященных исследованиям напряжен­ ного состояния ребра при различных травматических воздействиях, в качестве не­ сущей структуры принималось поперечное сечение ребра целиком, без учета ре­ альных физико-механических параметров биологических тканей, составляющих конструкцию ребра (Г.С.Бачу, 1980).

Выше отмечалось, что геометрия внешних обводов поперечных сечений ребра достаточно широко варьирует в зависимости от возраста, местоположения на реберной дуге и для каждого ребра каждого индивидуума носит индивидуаль­ ный характер.

Поэтому, при оценках напряженного состояния необходимо упростить форму поперечного сечения ребра, приводя его к известным геометрическим фор­ мам. На наш взгляд, наиболее рациональной и оптимальной формой для описания поперечных сечений ребра является эллипс. К такому выводу пришли и другие ис­ следователи (Г.С.Бачу, 1980).

Таким образом, для оценки напряженного состояния обобщенной формой поперечного сечения ребра принимаем полный эллипс (рис. 2.2).

Геометрические характеристики сечения для полого эллипса приведены в справочниках.

Момент инерции:

считать значение силовых факторов в этом сечении из системы координат расчет­ ной модели в систему координат главных центральных осей поперечного сечения.

Нормальная сила N и крутящий момент М кр. в обоих системах координат имеют одинаковое значение, пересчет необходим для перерезывающих сил и изги­ бающих моментов (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Перерасчет силовых факторов в систему координат поперечного сечения ребра.