ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование напряженно-деформированного состояния слоя кожи из "Моделирование в биомеханике" Реологические свойства кожи зависят главным образом от структуры и свойств компонентов. Кожа состоит из волокон коллагена, эластина и аморфной основной ткани. Коллаген составляет около 75% сухого веса кожи, а эластин — около 4%. Связи между волокнами определяют поведение кожи при деформации. Аморфная основная субстанция — матрица — оказывает малое сопротивление, эластин играет важную роль при малых напряжениях, а коллаген при более высоких напряжениях. [c.187] Кожа растягивается и удлиняется, испытывая большие деформации. Она обладает анизотропными и нелинейными свойствами, претерпевает постоянные изменения за счет процессов роста, старения и протекающих в организме в целом патологических процессов. [c.188] Для исследования параметров транскапиллярного обмена применяют неинвазивный дерматокондуктометрический метод [3.25], сущность которого заключается в определении кондук-тивных изменений слоя дермы участка кожи, при воздействии на него отрицательным давлением. Для исследования влияния деформации кожи на изменение параметров транскапиллярного обмена анализируют распределение перемещений в слое кожи и в подкожных тканях [3.26]. [c.188] Участок кожи с подкожными тканями в окрестности кюветы (рис. 3.72) представим плитой, находящейся под действием распределенной осесимметричной нагрузки на круге радиусом равным радиусу вакуумной кюветы. [c.188] В соответствии с принципом Сен-Венана достаточно рассмотреть участок кожи в виде цилиндра, имеющего в основании круг с радиусом в 3—4 раза большим радиуса вакуумной кюветы и высотой, большей толщины кожного слоя также в 3—4 раза, при этом все размеры имеют один порядок, что дает возможность использовать расчетную схему плиты. [c.189] Конечно-элементная модель (рис. 3.74) построена при разбиении плиты на 324 элемента. [c.190] Распределение вертикальных перемещений по глубине при диапазоне отрицательных давлений от О до 300 мм рт. ст. представлено на рис. 3.75. [c.190] При вычислениях по данной расчетной схеме достаточно достоверно отражаются перемещения поверхности кожи, однако перемещения слоев, лежапщх на глубине 1—6 мм от поверхности, не соответствуют реальному характеру деформаций. Так из графика, приведенного на рис. 3,75, а видно, что на глубине 4 мм при давлении в 300 мм рт. ст. перемещения всего лищь на 16% меньше перемещений на поверхности. Практически же находящиеся на этой глубине ткани не подвержены таким значительным перемещениям. Таким образом, данная однослойная расчетная схема не отражает характер деформированного состояния в подкожном слое, что определяет необходимость поиска другой расчетной схемы. [c.192] Конечно-элементная модель аналогична рис. 3.75. Вычисления перемещений по толщине кожи вдоль осевой линии выполнены при модуле нормальной упругости Ех в диапазоне от 0,01 до 0,04 МПа и представлены на рис. 3.77. [3.26]. [c.193] Наиболее адекватно реальные процессы отражает кривая, соответствующая модулю упругости Ех = 0,01 МПа. При такой величине модуля упругости перемещения на поверхности соответствуют реальным, а перемещения на глубине 4—5 мм (глубине залегания подкожных тканей) стремятся к нулю. [c.193] Расчетная схема 2 не учитывает то, что кожа расположена на подкожной жировой клетчатке, позволяющей слою кожи достаточно свободно скользить по ней, а также то, что первоначальная деформация поверхности кожи происходит за счет подсасывания окружающей кожи, что приводит к нелинейности распределения перемещений в исследуемом диапазоне давлений. [c.193] Для того, чтобы учесть эти особенности деформации слоя кожи, представим его расчетную схему в виде имеющей начальный (полученный экспериментально при величине давления 150 мм рт. ст.) изгиб осесимметричной плиты, находящейся под действием распределенной осесимметричной нагрузки на круге радиусом 15 мм (расчетная схема 3, рис. 3.78). Такой подход позволяет исключить из рассмотрения подкожные ткани, так как их влияние уже учтено исходно заданной формой. [c.193] Рассмотрим участок кожи в виде плиты толщиной 2 мм. Материал плиты однородный, изотропный, следующий закону Гука, с приведенным модулем упругости Др1 == 0,01 МПа. По контуру запрещаются перемещения по осям х, у, z. К поверхности плиты приложена распределенная осесимметричная нагрузка р. [c.194] Конечно-элементная модель, построенная из 480 8-узловых элементов представлена на рис. 3.78, б. [c.194] Вернуться к основной статье