424 (7)

<x, = c_tle_t ♦ c,uu ♦... ♦ c_Hr*

<**<21*1* *2*

*♦ ^C«^f*

Macierz tę możemy zapisać w postaci:

a, «c/_;    (14.36)

fd/w r_¥ Mf •tpAk/jnniUmi tfręZyslofci

Macierz tensorów jest symetryczna względem przekątnej, to znaczy r_#«^. w związku z czym dla ciał o całkowitej anizotropii liczba współczynników sprężystości redukuje się do 21. podczas gdy dla ciał izotropowych liczba ta wynosi 2; są to współczynniki związane ze sprężystością podłużną i poprzeczną. Współczynnikom tym odpowiadają odpow iednio: moduł sprężystości podłużnej E i moduł sprężystości poprzecznej G. Takie materiały, jak kość. drewno itp. są materiałami orto-tropowymi Dla tego typu materiałów liczba współczynników sprężystości r_v» 9. W przypadku i/otropn poprzecznej liczba niezależnych współczynników sprężystości redukuje się do 5.

14.4.7. Właściwości biomechanicznc tkanki kostnej

Na strukturę chemiczną kości składa się częić organiczna, stanow iąca 30% masy suchej, natomiast połowę objętości. Aż 90-96% części organicznej stanowi kolagen. część pozostałą - wodo z»njzana i inne białka. Część mineralną, stanowiącą 70% suchej masy. tworzą hydroksyapatyty, fosforany wapnia oraz domieszki takich pierw ixslków. jak: fluor, potas, sód itp.

Jak wiadomo, kość ma charakterystyczną, tak zwaną beleczkową strukturę, wyraźnie widoczną w części gąbczastej kości. Ta struktura sprawia, ze kość ma odpowiednie właściwości i ort ot ropową symetrię

Rozkład belcezek kostnych, który odpowiada przebiegowi naprężeń głównych, nadaje kości charakterystyczną strukturę architektoniczną Bclec/ki kostne odgry wają rołę znanych z mechaniki inżynierskiej łuków, słupów i dźwigni, przez co - łącznie z rurową konstrukcją - kość zyskuje na oszczędności materiału i lekkości konstrukcji, nie tracąc przy tym na wytrzymałości.

Kształtowanie się belcczek kostnych, zachodzące pod wpływem obciążeń, i ich przebieg w panewce i kości udowej przedstawiono na rycinie 14.54.

Jak widać, układ belcczek jest podobny do łuków architektury gotyckiej, przenoszących ciężary elementów architektonicznych w sposób lekki i efektów ny.

424