CC BY
57
сельскохозяйственные науки
ВЕТЕРИНАРИЯ И ЗООТЕХНОЛОГИЯ
Пименов М.Ю.,
аспирант ФГОУ ВПО Костромская ГСХА
Pimenov, MJ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ ПЯСТНОЙ И ПЛЮСНЕВОЙ КОСТЕЙ КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА КОСТРОМСКОЙ ПОРОДЫ, В СРАВНИТЕЛЬНОМ АСПЕКТЕ
Аннотация. Использование метода испытания костной ткани на ударный изгиб, на примере пястной и плюсневой костей в сравнительном аспекте даст возможность узнать терминальные возможности трубчатых костей, которые являются деятельными звеньями в передней и задних конечностях.
IMPACT TEST METACARPAL AND METATARSAL BONES OF CATTLE KOSTROMA BREED IN COMPARATIVE PERSPECTIVE
SUMMARY. Using the test method of bone tissue on impact strength, an example of metacarpal and metatarsal bones in the comparative aspect will enable the terminal to find out the possibility of long bones, which are active links in the front and hind limbs.
Ключевые слова: кость, крупный рогатый скот, ударная вязкость, образец, пластичность, прочность.
Keywords: а bone, a horned cattle, impact strength, the sample, plasticity, durability.
ВВЕДЕНИЕ
Ударная вязкость характеризуется величиной работы, затраченной на разрушение образца данных размеров и формы, отнесенной к единице площади сечения образца. Ударную вязкость определяют при испытаниях на изгиб обычно на маятниковом копре (ударная проба) [2,3,4].
У трубчатых костей, при проведении исследования отмечается резкий переход от вязкого разрушения к хрупкому. Такая особенность весьма важна при содержании животного в производственных условиях. В которой все перемещения, оправданные поточно-цеховой технологией, имеют массу возможностей, для возникновения условий воздействующих на терминальные состояния (например, перелом) костной ткани (трубчатые кости конечностей) [1].
Материалы и методы исследования
Биоматериалом для проведения исследований служили трубчатые кости: пястные и плюсневые взрослых (n=10) животных (18 месяцев) крупного рогатого скота костромской породы, измерительная лента, листовая пила, копер маятниковый 5003-03. Пястные и плюсневые кости в цельном виде были подвергнуты сушке в сушильном шкафу при температуре 55 С в течении 120 ми-
нут. Это позволило снизить содержание воды в костной ткани до 10-15 %, что являлось наиболее приемлемыми условиями для проведения ударной пробы. Для того, чтобы размеры костей подошли под стандарты фиксирующихся специальными зажимами ниш, при помощи листовой пилы были спилены эпифизы (проксимальный и дистальный), как у пястной, так и у плюсневой костей. Длина столбчатых частей (диафизов) у пястной и плюсневой костей составляла в среднем соответственно 11 и 7 см.
Рис. 1. Маятниковый копёр для испытания материалов на ударную вязкость: 1 - маятник; 2 - образец; 3 - стрелка; 4 - шкала.
Маятниковый копер 5003-03 - ГОСТ 10707-82 (рис.1). Скорость движения маятника в момент удара об образец составила 3±0,25 м/с, поскольку номинальная, потенциальная энергия маятника была 5,0 (0,5) Дж (кгс^см).
Рис. 2. Схема проведения испытания образцов на маятниковом копре
Перед началом работы мы, следуя необходимости проверили положение указателя работы при свободном падении маятника. Нами для проведения исследования использовался маятниковый копр с цифровым отсчетным устройством, поэтому указатель работы был перемещен на уровень деления «нуль». По ГОСТу 8.264-77 допускается отклонение в пределах ширины штриха шкалы. Исследование проводилось при комнатной температуре 20±3 °С.
Испытываемые, соответствующим образом подготовленные образцы трубчатых костей (пястной и плюсневой) свободно положили на опоры копра в специальное углубление и затем были плотно зафиксированы зажимами, во избежание смещения в момент испытания при воздействии колебаний во время работы машины. Установка образца производилась с помощью шаблона, который обеспечивал симметричное расположение концентратора относительно опор с погрешностью не более ±0,5 мм.
Испытание проводилось при ударе маятника со стороны, противоположной концентратору, в плоскости его симметрии (рис.2).
Работу удара определяли по шкале маятникового копра.
Расчет велся по следующим формулам:
Формула ударной вязкости (КС) Дж/см2 (кгс^м/см2):
тт
1) КС = —,
) ^
где К - работа удара, Дж (кгс^см);
£0 - начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, см2, которая вычисляется по следующей формуле:
2) ^ = Н В,
где Н - начальная высота рабочей части образца, см;
В - начальная ширина образца, см.
Результаты исследования
Итогом проведенных исследований стало получение результатов расчетов ударной вязкости, которые были сведены в таблицу
Таблица 1
Определение метрических и вычислительных параметров трубчатых костей крупного рогатого скота (М±т)
Название кости Длина образца, см Ширина образца, см Площадь поперечного сечения, см2 Ударная вязкость, Дж/см2
Пястная 7 3,5±0,7 20,3±0,65* 1,57±0,045**
Плюсневая 10 2,8±0,5 24,8±0,44* 1,81 ±0,051 **
*при Р<0,05; **при Р<0,001
Рис. 3. Сравнительные показатели расчетов и метрических измерений трубчатых костей крупного рогатого скота
Исходя из анализа таблицы 1 и рисунка 3, видно, что имеются существенные отличия в определении ударной вязкости. Несмотря на различные метрические показатели исследуемых костей крупного рогатого скота у пястной кости наблюдается более низкая вязкость. Вследствие приложения, нагрузки на костную ткань данной кости возникновение концентраций напряжений оказывает более сильное влияние на изменение напряженного состояния в исследуемом биоматериале. В связи с этим происходит снижение вязкости костной ткани пястной кости. Для пястной кости корреляция между площадью поперечного сечения и ударной вязкостью является неполной положительной и составляет (г=+0,86), а для плюсневой, соответственно неполной отрицательной (г=-0,15).
Выводы
1) Ударная вязкость пястной кости имеет прямую зависимость от площади поперечного сечения и ударной вязкостью и является положительной. Для плюсневой кости корреляция отрицательна.
2) В пястной кости у крупного рогатого скота концентрация напряжений в момент приложения нагрузки значительно меняет напряженное состояние костной ткани, которое способствует снижению ударной вязкости. В плюсневой кости у крупного рогатого скота концентрация напряжений очень низка и в связи с этим ее влияние на ударную вязкость не распространяется.
ЛИТЕРАТУРА
1) Багмутов В.П. Сложное сопротивление: учебное пособие/ ВолгГТУ. -Волгоград, 2005. - с 72.
2) Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. - М.: Высшая школа,
1998. - с. 367.
3) Ицкович Г.М., Минин Л.С., Винокуров А.И. Руководство к решению задач по сопротивлению материалов: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Л.С. Минина. - М.: Высшая школа, 1999. - с. 592.
4)Скопинский В.Н., Захаров А.А. Сопротивление материалов: учебное пособие Часть 1. М.: МГИУ, 1999 - с.128.
