Механическая модель вязкоупругого тела
Патент 775663
Авторы
Классы МПК
Механическая модель вязкоупругого тела
Иллюстрации
Реферат
7 ftg т1 %7 он но т эх««ческ й ".к.. но
Союз Cosmzwе
Соцмапмстмческма
Республик т» нд (1 El,i
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН Ия
< 775663
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Занвлено 29.03.76 (2 i ) 2340972/18-25 э (51) M. Кл.
G 01 N llj00 с присоединением заявки №
Государственный комитет (28) Приоритет по делам изобретений н открытий
Опубликовано 30.10.80. Бюллетень № 40
Дата опубликования описа ип 30.10.80 (53 ) УД К 53.072 (088.8) (72) А втор изобретения
В. Ф. Слесаренко (71) заявитель (54) МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЯЗКОУПРУГОГО
ТЕЛА
Изобретение относится к средствам моделирования физико-механических свойств вязкоупругих сред и может быть применено для изучения свойств биологических жидкостей, свойства которых изменяются во времени вследст5 вие ферментативных реакций . В частности, предлагаемая модель может использоваться в качестве модели свертывающейся крови.
Известна механическая модель вяэкоупругого тела, включающая параллельно соединенные модели вязкого и упругого тел, элемент приложения напряжения сдвига (1). Модель используется для исследования физико-механических свойств вязкоупругих сред — органических гелеобразных соединений, Недостатком известной модели является непригодность ее в качестве модели тел, свойства которых изменяются во времени от вязких к упругим, т,е. при перераспределении соотношения этих свойств, как, например, в процессе .свертывания крови. Кровь в результате протекаюших в ней ферментативных реакций претерпевает изменение реологических свойств от вязких свойств жидкой крови (суспензия: дисперсионная среда — плазма, дисперсионная среда, дисперсная фаза — форменные элементы) к упругим свойствам фибриноцитарной структуры сгустка (объемная эластичная структура полимера тромбина). Промежуточная фаза свертывания характеризуется гелеобраэным состоянием, в котором проявляются и вязкие, и упругие деформационные свойства с переменным соотношением. Таким образом, известная модель (модель Кальвина) может имитировать поведение свертывающейся крови в промежуточной фазе свертывания, но не моделирует начальных и конечных свойств крови. Кроме того, модель
Кальвина не отражает динамики перехода свойств, что весьма важно при исследовании свертываемости крови в условиях невоспроиэводимости опыта, например, in virto. невозмож ность остановить процесс свертывания на интересующей стадии подтверждает необходимость модели для исследования физико-механических свойств крови.
Цель изобретения — обеспечение воэможности изучения структурно-механических свойств
5663
k = f (x(t) + х (t) j.
Механическая модель вязкоупругого тела, включающая параллельно соединенные траверсой модели вязкого и упругого тел, элемент приложения напряжения сдвига, о т л и ч а ю ш а4 я с я тем, что, с целью обеспечения возможности изучения структурно-механических свойсп неоднородных систем с перераспределяюшимися во времени вязкими и упругими свойствами, вязкий и упругий элементы связаны с соединяющей их траверсой шарнирно, а на траверсе установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по ней полэун, снабженный шарниром. неоднородных систем с перераспределяюшимися во времени вязкими и упругими свойствами.
С этой целью вязкий и упругий элементы связаны соединяющей их траверсой шарнирно, на траверсе установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения по ней полэун, снабженный шарниром.
Благодаря предложенной конструкции механическая модель позволяет изучать физико-механические свойства свертывающейся крови, моделируя ее на любой стадии свертывания путем перемещения точки приложения напряжения сдвига между упругими и вязкими элементами.
Ка чертеже изображена кинематическая схема предлагаемой механической модели вязкоупрутого тела.
Моделирующая упругое тело пружина 1 и поршневая пара 2, которая моделирует вязкую среду, являются элементами, составляющими противоположные звенья замкнутого четырехэвепника. Соединяющая упругий элемент l u вязкий элемент " со стороны приложения напрях<ения Р сдвига траверса 3 сопенена с элементами 1 и 2 шарнирами, а на траверсе подвижно укреплен ползун 4. Ползун 4 снабжен шарниром 5, который является элементом приложения напряжения Р сдвига.
Работу модели рассмотрим на примере исследования процесса свертывания, когда исходные данные для моделирования получают в результате испытаний крови в коагулометре и тромбоэластометре. На основании измеренных начальной вязкости пробы (по показателю reMaòoêðèта в коагулометре) и максимальной прочности сгустка (по максимальной упругости и тромбоэпастометре) устанавливают соответствующие значения вязкости и для вязкого элемента 2 и упругости Е для упругого элемента (использованная проба крови не восстанавливается и условия свертывания в натуре не воспроизводятся) .
Действия с моделью начинают с исходного полов<ения нолзуна 4, когда направление напряжения Р совпадает с осью элемента 2 (т.е. крайнее правое положение). В этом положении плечо между напряжением Р и вертикальной осью элемента 2 равно нулю, а плечо между
P и осью упругогя элемента 1 равно длине траверсы 3 — E. Поэтому действие P будет нао правлено на деформацию вязкого звена 2 и поведение модели, ее деформационные свойства йодчиняются закону Ньютона:
4 и 1 пропорционально соотношению плеч. В фиксированном промежточном положении ползуна деформационные свойства модели описываются уравнением вяэкоупругого тела Кельвина:
dE
1 1 . <, л
С1 с где — величина деформации.
В левом крайнем положении ползуна 4— при совпадении направления Р с осью пружины
1 — работает только звено упругости и модель представляет собой упругое тело, описываемое законом Рука:
Р=Е, При непрерывном перемещении ползуна для моделирования непрерывного процесса свертывания окончательное уравнение модели примет вид: где k — текущее значение плеча от направления действия Р до оси вязкого элемента 2.
Моделирование свертывания крови в динамике при возмушаюших воздействиях x(t) и противодействующих регулирующих воздействиях х (t) осуществляют перемещением ползуна по закону
Таким образом, предложенная модель позволяет исследовать процесс свертывания крови как в динамике при переходе состояния тела от жидкого к упругому через гелеобразное, так и при заданном соотношении вязких и упругих свойств в статике, как. бы в остановленном на интересуюшей стадии процесса.
Формула изобретения где с1 Я;! cI — скорость деформации.
Г1ри перемещении ползуна 4 влево длина траверсы 3 делится им на два плеча, через которые напряжение P передается элементам 2
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Kelvin W. Elasticity Encyclopedia Britannica, 9th et London, 1875, р. 371 (прототип), 775663 с
Составитель В. Клевцов
Техред И. Асталош
Корректор С. Щомак
Редактор Н. Коляда
Подписное
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Заказ 7735/59 Тираж 1019
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5