Испытание на сжатие.

Данный метод применяется для исследования свойств твердых и мягких биологических тканей. Для испытания твердых биотканей используют цилиндрические образцы с соотношением высоты к диаметру от 1,5 до 3,0, изготавли­ваемые из материала различных органов, а также сегменты самих органов (например, трубчатых костей). Испытание на сжатие осуществляют при помощи того же стандартно­го оборудования, что и при растяжении. В случае приме­нения испытательного комплекса на базе машины INSTRON3365 данный метод реализуется с помощью базового варианта с использованием специальных приспособлений, входящих в основной состав машины. При этом по стандартным методикам определяют прочностные и упруго-деформативные свой­ства биоматериала при сжатии [5,6].

Испытание на сжатие мягких биотканей, как правило, требует создания специальных методик и приспособлений. Так, например, при разработке методики определения зави­симости относительной остаточной деформации склерозиро­ванного материала артерии от давления была использована методика формовки изделий из порошковых материалов [7].

На рис. 5 представлены схема испытания на сжатие, форма образца и диаграмма «нагрузка – время» примени­тельно к машине INSTRON3365. Для этой цели разработан специальный блок, состоящий из приспособления для фикса­ция образца 1и пуансона для его нагружения 2.

Образцы при помощи штампа изготавливают из пора­женного атеросклерозом слоя артерии. Размеры образца выбраны соответствии со статистическими данными о разме­рах бляшек и для удобства расчетов составляют = 4 мм, = 25 мм. Образец помещают в фиксирующее приспособле­ние, предотвращающее боковые деформации. Приспособле­ние с образцом устанавливают на неподвижной платформе, связанной с тензодатчиком испытательной машины. Нагружение образца осуществляют пуансоном, размеры которого соответствуют размерам окна приспособления. Верхний пре­дел нагрузки задают исходя из максимально допустимого да­вления на стенку кровеносного сосуда.

По полученным результатам испытаний с учетом диа­граммы «нагрузка – время» определяется остаточная дефор­мация и зависимость :

,

где - высота образца до сжатия; - высота образца после деформадии; - изменение высоты образца после дефор­мации; - сила сжатия образца; - площадь поверхности давлении.

Рис. 5.

Используемое оборудование и программное обеспечение:

1. Испытательная машина INSTRON 3365

2. ПО для INSTRON 3365

3. Штамп для вырубки образцов

4. Электронный толщиномер

5. Ножницы

 

Порядок выполнения работы:

1. Изучить техническую документацию на испытательную машину Инстрон.

2. Изучить конструкцию оснастки для подготовки образцов.

3. Изучить конструкцию приборов для определения геометрических параметров образцов.

4. Изучить конструкцию дополнительной оснастки блока СБ испытательного комплекса.

5. Зарисовать структурную схему испытательного комплекса на базе машины Инстрон.

6. Выбрать методы испытаний биоматериала

7. Выбрать структурную схему

8. Подготовить образцы к испытаниям

9. Провести испытания образцов

10. Провести обработку результатов испытаний.

 

Требования к содержанию отчёта:

1. Конспект теоретической части

2. Структурная схема испытательного комплекса

3. Графическое представление результатов испытаний

4. Выводы

 

Контрольные вопросы:

1. При каких методах испытания биоматериала выбирается базовая структура испытательного комплекса.

2. Для каких материалов предназначены методы испытания на сдвиг и сжатие.

3. В чем заключается отличие характеристик прочности материала на растяжение и раздир.

 

Литература:

1. Саврасов Г.В. Физико-механические свойства биоматериалов при различных видах нагружения.. Учебное пособие., М. МГТУ, 1999, 20 с.

2 Биотехнические системы: Учебное пособие / Под ред. В.М.Ахутина. Л.: ЛГУ, 1981. 200.

3 Пуриня Б.А., Касьянов В.А., Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека. Рига: Зинатие, 1980. 260 с.