生物学的形状の力学的解釈 : 豚上腕骨の圧縮破壊実験と構造解析

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概要

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代表的な生物学的形状の一つである骨形状について,力学的な観点からの形状解釈を試みた。形状解釈対象の骨として,豚の上腕骨を使用し,その骨が外界から受ける最も支配的な荷重である圧縮荷重に対する力学的挙動を,圧縮破壊実験および有限要素モデルによるシミュレーションによって解析した。これらの検討の結果,骨は,最小重量を維持しつつも任意の圧縮荷重に効率よく対抗することができる構造物であることが明らかとなった。また,この形状は,圧縮および引張を受ける部分を一定に維持することで無駄のない材料配置を可能にするS字形状,および圧縮荷重を曲げ力とねじれ力に分力して,骨全体で均等に荷重を受けることを可能にする骨軸方向のらせん形状の二形状によって特徴づけられることが明らかとなった。以上の結果より,局所的な検討や二次元的な解析では得ることのできない新しい骨形状の力学的解釈を提案することができた。
1994-07-31

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