Испытание на растяжение при одноосном нагружении.

Растяжение при одноосном напряжении широко приме­няется для испытания как твердых, так и мягких биологиче­ских тканей, главным образом, благодаря простоте его реа­лизации и возможности использования существующего стан­дартного оборудования, обеспечивающего высокий класс точ­ности измеряемых параметров.

Скорость нагружения при одноосном растяжении выби­рают в зависимости от назначения получаемой информации. Для оценки естественных условий функционирования био­объекта испытания образцов биотканей проводят при ско­ростях нагружения порядка 10^-3 м/с. При решении тех­нологических задач хирургии необходима информация о ме­ханическом поведении биообъекта при скоростях порядка 10^-2…10^-1 м/с.

Биологический материал является анизотропным, что затрудняет определение его механических параметров. В биомеханике класс упругой симметрия принято принимать ортотропным. Поэтому в экспериментах применяют образ­цы, вырезанные в перпендикулярных направлениях. Напри­мер, из стенки кровеносного сосуда образцы вырезают вдоль главной оси сосуда и перпендикулярно ей, т.е. в продольном и поперечном направлениях.

По полученным при растяжении диаграммам можно определить условный предел прочности , относи­тельную деформацию и модуль упругости при разруше­нии, а также построить зависимость условных напряжений от деформации и определить касательный и секущие модули упругости по следующим соотношениям:

,

где - нагрузка; - исходная ширина образца; - ис­ходная толщина образца; - длина образца до деформации; - длина образца после деформации.

Такие характеристики позволяют сравнить изменения свойств биологического материала, но недостаточны для оценки напряженно-деформированного состояния органа как биоконструкции при различных нагрузках. Для математиче­ского моделирования необходимы истинные характеристики или где для построения которых при помощи кривых необходимо знание коэффициента Пуассона .

Для определения используются оптические методы, из которых наиболее прост в реализации метод фотографи­рования. При помощи фотографий и известных соотношений определяют .

По вышеизложенной методике можно получить все данные, необходимые для постановки и решения задачи напря­женно-деформированного состояния цилиндрической оболоч­ки, материал которой имеет ортотропный класс симметрии, при заданных возмущениях.

Для единства анализа и обозначений используется орто­гональная система координат , оси которой напра­влены следующим образом: 1 - вдоль продольной оси (глав­ной оси кровеносного сосуда), 2 - в окружном (поперечном) направлении, 3 - в радиальном направлении оболочки.

Оптические методы позволяют определить , где , а также найти зависимость коэффициента поперечной деформации от удлинения , используя соотношение .