Měření zatížení protéz dolních končetin tenzometrickou soupravou. 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.1.07/2.2.00/15.0415) Ing. Patrik Kutílek, Ph.D.

Měření zatížení protéz dolních končetin tenzometrickou soupravou. Cíl úlohy Určete velikost napětí a deformace pro průřez mezikruží protetické náhrady zatížené na tlak pro různé velikosti zatěžujících sil. Nalezněte velikost napětí a deformace pro průřez mezikruží protetické náhrady zatížené na ohyb pro různé velikosti ohybového momentu. Nalezněte velikost napětí, zatěžovací síly (a Youngův modul pružnosti v tahu) pro tkaný proužek oválného průřezu

Pro studium deformace materiálu používáme křivku závislosti mezi napětím a deformací, tzv. pracovní diagram. Z diagramu zjistíme, že závislost mezi napětím a relativním prodloužením má několik oblastí, v nichž dochází v látce ke změnám.

V oblasti od 0 do u, tzv. oblasti „meze úměrnosti“, je závislost lineární a platí v ní Hookeův zákon. Překročením meze úměrnosti se dostáváme do oblasti mezi u a y, která již není lineární. Veličinu y nazýváme „mez pružnosti“, která u některých materiálů splývá s mezí úměrnosti. Dalším zvyšováním napětí se dostáváme do oblasti ohraničené hodnotou y a k. Veličinu k nazýváme „mez kluzu (průtažnosti)“. V oblasti y až k dochází již k tečení materiálu. Další růst napětí je provázen výrazným zmenšováním průřezu, až se dostaneme do bodu p, nazývaným „mez pevnosti“.

Příprava vzorku pro měření závislosti mezi napětím a deformací, tzv Příprava vzorku pro měření závislosti mezi napětím a deformací, tzv. pracovní diagram.

Pro namáhání tahem/tlakem z Hookeova zákona víme, že napětí od normálové síly je: Pro normálové namáhání víme také, že: Schéma zapojení tenzometrů pro měření tahu/tlaku.

Výpočet namáhání dle způsobu zapojení tensometrů - tah-tlak

Velikost normálového napětí od ohybového momentu je určena vztahem: kde Wo je průřezový modul v ohybu pro kruhový průřez: pro mezikruží

Schéma zapojení tenzometrů pro měření ohybu Tenzometrická měřicí stanici eDAQ lite pro měření deformace od tahu/tlaku a ohybu

Výběr zapojení tenzometrů a výpočet hledaného napětí od ohybového momentu dle změřeného přetvoření tenzometru