Poděkování: Tato experimentální úloha vznikla za podpory Evropského sociálního fondu v rámci realizace projektu: „Modernizace výukových postupů a zvýšení praktických dovedností a návyků studentů oboru Biomedicínský technik“ (CZ.1.07/2.2.00/ ) Měření krouticího momentu Ing. Patrik Kutílek, Ph.D.

2 Měření krouticího momentu Cíl úlohy Určete velikost izometrické síly, kterou musejí vytvářet svaly, aby vytvořily vámi měřený kroutící moment při úchopu dlaní Zjistěte (měřením a výpočtem) krouticí moment při referenčním zatížení závažími umístěným ve vhodné vzdálenosti od osy nosného elementu protézy namáhaného krutem v přípravku a dále změřte na přípravku krouticí moment, který jste vyvinuli při úchopu dlaní.

3 Natočení myšlené povrchové přímky mechanické části vlivem zatížení kroutícím momentem je označováno jako zkos (také tzv. úhel smyku či poměrné posunutí). Vztah mezi smykovým napětím vytvářeným kroutícím momentem a zkosem pro lineární elastické těleso je dán Hookeovým zákonem pro smyk:

4 Veličina G je modul pružnosti ve smyku, který je dán vztahem: kde E je opět Youngův modul pružnosti a μ je Poissonovo číslo. Velikost tangenciálního napětí od kroutícího momentu je určena vztahem: je kroutící moment a W k je průřezový modul v krutu daný tvarem a rozměry testovaného profilu části konstrukce

5 Kroutící moment je dán součinem velikosti výsledné působící síly a kolmou vzdáleností této síly k ose, vůči které působení kroutícího momentu uvažujeme. Modul průřezu W k má hodnotu pro kruhový průřez: Pro mezikruží pak kde d 1 je vnější průměr a d 2 je vnitřní průměr průřezu.

6 Schéma zapojení tenzometrů pro měření krutu Zapojení tenzometrů a výpočet hledaného napětí od kroutícího momentu dle změřeného přetvoření: Aplikace Měřené výstupní elektrické napětí Napětí od kroutícího momentu plný most

7 Měřicí stanice eDAQ lite pro měření pomocí tenzometrických snímačů:

8 Prostřednictvím změřeného momentu síly můžeme určit přibližnou velikost sil generovaných svaly F f při flexi a extenzi za předpokladu dlaně snažící se pevně uchopit předmět. Můžeme tedy psát: kde f je vzdálenost svalu resp. nositelky síly

9 Schéma vytváření točivého momentu při úchopu dlaní

10 Vytváření kroutícího momentu při úchopu mezi prsty Velikost celkové tlakové síly získáme integrací přes celou plochu: