Орчин үеийн хүний хувьд үс нь харааны өөрийгөө таних элемент, дүр төрх, дүр төрхийн нэг хэсэг юм. Гэсэн хэдий ч арьсны эдгээр эвэрт формацууд нь биологийн хэд хэдэн чухал үүрэгтэй: хамгаалах, терморегуляц, хүрэлцэх гэх мэт. Бидний үс хэр хүчтэй вэ? Тэд заан эсвэл анаашны үснээс хэд дахин хүчтэй байдаг нь тогтоогдсон.
Өнөөдөр бид Калифорнийн Их Сургуулийн (АНУ) эрдэмтэд үсний зузаан, түүний бат бөх байдал нь янз бүрийн амьтдын, тэр дундаа хүмүүст хэрхэн хамааралтай болохыг туршихаар шийдсэн судалгаатай танилцах болно. Хэний үс хамгийн бат бөх байдаг, янз бүрийн төрлийн үс ямар механик шинж чанартай байдаг, энэ судалгаа нь шинэ төрлийн материалыг боловсруулахад хэрхэн туслах вэ? Энэ талаар бид эрдэмтдийн тайлангаас олж мэдсэн. Яв.
Судалгааны үндэс
Үс нь ихэвчлэн уураг кератинаас бүрддэг бөгөөд хөхтөн амьтдын арьсны эвэрлэг хэлбэр юм. Үнэн хэрэгтээ үс, ноос, үслэг хоёр ижил утгатай. Үсний бүтэц нь бие биенийхээ дээр унасан даалуу шиг бие биентэйгээ давхцсан кератины хавтангаас бүрддэг. Үс бүр гурван давхаргатай: зүслэг нь гаднах ба хамгаалалтын давхарга юм; Cortex - уртассан үхсэн эсүүдээс бүрдэх бор гадар (үсний бат бөх, уян хатан байдалд чухал үүрэгтэй, меланиний улмаас түүний өнгийг тодорхойлдог) ба medulla - зөөлөн кератины эсүүд ба агаарын хөндийгөөс бүрддэг үсний төв давхарга. шим тэжээлийг бусад давхаргад шилжүүлэхэд оролцдог.
Хэрэв үсийг босоо байдлаар хуваасан бол бид арьсан доорх хэсэг (гол) ба арьсан доорх хэсэг (булцуу эсвэл үндэс) авдаг. Булцуу нь үсний хэлбэрийг өөрөө тодорхойлдог фолликулаар хүрээлэгдсэн байдаг: дугуй фолликул шулуун, зууван уутанцраас бага зэрэг буржгар, бөөр хэлбэртэй уутанцар нь буржгар хэлбэртэй байдаг.
Технологийн дэвшлийн улмаас хүний хувьсал өөрчлөгдөж байна гэж олон эрдэмтэд санал болгож байна. Өөрөөр хэлбэл, бидний бие дэх зарим эрхтэн, бүтэц нь зорилгоо алдсан хүмүүс аажмаар анхдагч болж хувирдаг. Эдгээр биеийн хэсгүүдэд мэргэн шүд, мухар олгойн болон биеийн үс орно. Өөрөөр хэлбэл, цаг хугацаа өнгөрөхөд эдгээр бүтэц нь бидний анатомийн бүтцээс алга болно гэж эрдэмтэд үзэж байна. Энэ нь үнэн эсэхээс үл хамааран хэлэхэд хэцүү байдаг, гэхдээ олон энгийн хүмүүсийн хувьд мэргэн ухааны шүд нь шүдний эмчид очиж зайлшгүй арилгах шаардлагатай байдаг.
Ямар ч байсан хүнд үс хэрэгтэй, тэр нь дулааны зохицуулалтад чухал үүрэг гүйцэтгэхээ больсон ч гоо зүйн салшгүй хэсэг хэвээр байна. Дэлхийн соёлын талаар ч мөн адил хэлж болно. Олон улс оронд эрт дээр үеэс үсийг бүх хүч чадлын эх үүсвэр гэж үздэг байсан бөгөөд үсийг тайрах нь эрүүл мэндийн асуудал, тэр ч байтугай амьдралын бүтэлгүйтэлтэй холбоотой байв. Үсний ариун утга нь эртний овог аймгуудын бөөгийн зан үйлээс орчин үеийн шашин, зохиолч, зураач, уран барималчдын бүтээлд шилжсэн. Ялангуяа эмэгтэй хүний гоо үзэсгэлэн нь ихэвчлэн сайхан бүсгүйчүүдийн үсний харагдах байдал эсвэл дүрсэлсэнтэй нягт холбоотой байдаг (жишээлбэл, уран зураг).
Сугар гаригийн үсийг хэрхэн нарийн дүрсэлсэн болохыг анхаараарай (Сандро Боттичелли, "Сугар гаригийн төрөлт", 1485).
Үсний соёл, гоо зүйн талыг орхиж, эрдэмтдийн судалгааг авч үзье.
Үс нь нэг хэлбэрээр эсвэл өөр хэлбэрээр олон төрлийн хөхтөн амьтдад байдаг. Хэрэв хүмүүсийн хувьд тэдгээр нь биологийн үүднээс тийм ч чухал байхаа больсон бол амьтны ертөнцийн бусад төлөөлөгчдийн хувьд ноос, үслэг эдлэл нь амин чухал шинж чанар юм. Үүний зэрэгцээ үндсэн бүтцийн хувьд хүний үс, жишээлбэл, зааны үс нь хоорондоо маш төстэй боловч ялгаатай байдаг. Тэдгээрийн хамгийн тод нь хэмжээс юм, учир нь зааны үс нь биднийхээс хамаагүй зузаан боловч илүү хүчтэй биш юм.
Эрдэмтэд үс, ноосыг нэлээд удаан судалж байна. Эдгээр ажлын үр дүнг гоо сайхны болон анагаах ухаан, хөнгөн үйлдвэрт (эсвэл алдартай Калугана Л.П. "хөнгөн үйлдвэр" гэж хэлснээр), эсвэл илүү нарийвчлалтай нэхмэл эдлэлд хэрэгжүүлсэн. Нэмж дурдахад, үсийг судлах нь кератин дээр суурилсан биоматериал боловсруулахад ихээхэн тусалсан бөгөөд өнгөрсөн зууны эхээр шохой ашиглан амьтны эврээс тусгаарлаж сурсан.
Ийнхүү олж авсан кератиныг формальдегид нэмснээр бэхжүүлж болох гель үүсгэхэд ашигласан. Хожим нь тэд кератиныг зөвхөн амьтны эврээс төдийгүй үс, үснээс нь ялгаж сурсан. Кератин дээр үндэслэсэн бодисууд нь гоо сайхны бүтээгдэхүүн, нийлмэл материал, тэр ч байтугай таблет бүрхүүлд ашиглагддаг.
Өнөө үед удаан эдэлгээтэй, хөнгөн материалыг судалж, үйлдвэрлэх салбар эрчимтэй хөгжиж байна. Үс нь байгалиасаа ийм байдаг тул энэ төрлийн судалгааг өдөөдөг байгалийн материалуудын нэг юм. Ноос, хүний үсний суналтын бат бэхийг авч үзье, энэ нь 200-аас 260 МПа хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь 150-200 МПа/мг м-3 хувийн бат бэхтэй тэнцэнэ. Энэ нь гантай бараг харьцуулж болно (250 МПа / мг м-3).
Үсний механик шинж чанарыг бүрдүүлэхэд гол үүрэг нь матрешка хүүхэлдэйг санагдуулам шаталсан бүтэцтэй байдаг. Энэ бүтцийн хамгийн чухал элемент бол бүлэглэсэн макрофибриллүүдээс (диаметр нь 5-100 мкм) бүрдэх кортикал эсийн дотоод бор гадар (диаметр нь ойролцоогоор 0.2 мкм, урт нь 0.4 мкм) юм. диаметртэй), аморф матрицад суулгасан.
Үсний механик шинж чанар, температур, чийгшил, деформацид мэдрэмтгий байдал нь бор гадаргын аморф ба талст бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн шууд үр дүн юм. Хүний үсний бор гадаргын кератин утаснууд нь ихэвчлэн өндөр сунадаг бөгөөд суналтын ачаалал 40% -иас их байдаг.
Ийм өндөр үнэ цэнэ нь бүтцийг задлахтай холбоотой юм а-кератин, зарим тохиолдолд түүний хувирал b- кератин, энэ нь уртыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг (тохиргоонд 0.52 нм мушгиа бүтэн эргэлтийг 1.2 нм хүртэл сунгасан) b). Энэ нь олон судалгаанууд кератиныг нийлэг хэлбэрээр сэргээхийн тулд тусгайлан анхаарч ирсэн гол шалтгаануудын нэг юм. Гэхдээ үсний гаднах давхарга (cuticle) нь бидний аль хэдийн мэдэж байгаачлан ялтсуудаас (0.3-0.5 микрон зузаан, 40-60 микрон урт) бүрдэнэ.
Өмнө нь эрдэмтэд янз бүрийн нас, үндэстний хүмүүсийн үсний механик шинж чанарын судалгааг аль хэдийн хийсэн. Энэ ажилд хүн, адуу, баавгай, зэрлэг гахай, капибара, пекари, анааш, заан зэрэг янз бүрийн амьтдын үсний механик шинж чанарын ялгааг судлахад онцгой анхаарал хандуулсан.
Судалгааны үр дүн
Зураг №1: Хүний үсний морфологи (А - кутикул; В - бор гадаргын хугарал; утаснуудын төгсгөлийг харуулах, С - гурван давхарга харагдахуйц хагарлын гадаргуу; D - бор гадаргын хажуугийн гадаргуу, шилэн суналтыг харуулсан).
Насанд хүрсэн хүний үс 80-100 микрон диаметртэй байдаг. Ердийн үс арчилгааны хувьд тэдний гадаад төрх нь нэлээд цогц байдаг (1A). Хүний үсний дотоод бүрэлдэхүүн хэсэг нь фиброз кортекс юм. Суналтын туршилтын дараа хүний үсний зүслэг болон бор гадар нь янз бүрийн аргаар хугардаг болох нь тогтоогдсон: зүслэг нь ихэвчлэн үрэлтээр хугардаг (үрчийдэг), бор гадар дахь кератин утаснууд нь хуулж, ерөнхий бүтцээс нь суга татагддаг (1B).
Зурганд 1С Кутикулын хэврэг гадаргуу нь 350-400 нм зузаантай зүсмэл хавтангийн давхаргууд нь тодорхой харагдаж байна. Хагарлын гадаргуу дээр ажиглагдсан деламинаци, түүнчлэн энэ гадаргуугийн хэврэг шинж чанар нь зүслэг ба бор гадаргын хоорондын болон кортекс доторх утаснуудын хоорондын харилцаа холбоо сул байгааг харуулж байна.
Кортекс дэх кератин утаснууд гуужсан (1D). Энэ нь фиброз кортекс нь үсний механик бат бөх чанарыг голчлон хариуцдаг болохыг харуулж байна.
Зураг No2: Морин үсний хэлбэр (А - кутикул, зарим ялтсууд нь анхаарал халамжгүйгээс бага зэрэг хазайсан; В - хагарлын харагдах байдал; С - урагдсан зүслэг харагдахуйц бор гадаргын хагарлын дэлгэрэнгүй мэдээлэл; D - зүслэгийн дэлгэрэнгүй мэдээлэл).
Морины үсний бүтэц нь хүний үстэй төстэй бөгөөд голч нь 50% илүү (150 микрон) юм. Зурганд 2A Олон ялтсууд нь хүний үс шиг босоо амтай нягт холбогддоггүй зүслэгийн илэрхий гэмтэлийг та харж болно. Морины үс хагарах газар нь ердийн завсарлага ба үсний хугарал (зайрын хавтангийн хагалгаа) хоёуланг нь агуулдаг. Асаалттай 2B Хоёр төрлийн гэмтэл харагдаж байна. Ламела бүрмөсөн тасарсан хэсгүүдэд зүслэг ба бор гадаргын хоорондох интерфэйс харагдаж байна (2С). Интерфэйс дээр хэд хэдэн ширхэг утаснууд урагдаж, давхарласан байв. Эдгээр ажиглалтыг өмнөх ажиглалттай (хүний үс) харьцуулж үзвэл, бор гадаргын ширхэгийг сугалж, зүслэгээс бүрэн салгахад морины үс хүний үс шиг тийм их ачаалалд өртөөгүй болохыг харуулж байна. Мөн зарим ялтсууд саваанаас салсан байгаа нь суналтын стрессээс үүдэлтэй байж болзошгүй (2D).
Зураг №3: Баавгайн үсний хэлбэр (А - кутикул; В - хагарлын талбайтай холбоотой хоёр цэгийн гэмтэл; С - бор гадаргын утаснуудын задрал бүхий зүслэгийн хагарал; D - шилэн бүтцийн дэлгэрэнгүй мэдээлэл, ерөнхий бүтцээс хэд хэдэн сунасан утас харагдаж байна).
Баавгайн үсний зузаан нь 80 микрон юм. Кутикулын хавтан нь бие биендээ маш нягт наалддаг (3A), зарим газарт тус тусдаа ялтсуудыг ялгахад хэцүү байдаг. Энэ нь хөрш зэргэлдээх үсний үрэлтийн улмаас байж болно. Суналтын стрессийн үед эдгээр үс нь шууд утгаараа хуваагдаж, урт хагарал (оруул 3B), гэмтсэн зүслэгийг сул холбосон нөлөөгөөр бор гадаргын кератин утаснууд амархан задарч байгааг харуулж байна. Кортексийн задрал нь зүслэгт эвдрэл үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хугарлын зигзаг хэв маягаар нотлогддог (3С). Энэ хурцадмал байдал нь бор гадаргын зарим утаснуудыг гадагшлуулахад хүргэдэг (3D).
Зураг No4: гахайн үсний морфологи (А - үсний ердийн хавтгай хугарал; В - зүслэгийн бүтэц нь ялтсуудын бүрэн бүтэн байдал (бүлэглэх) муу байгааг харуулж байна; С - зүслэг ба бор гадаргын хоорондох завсарын дэлгэрэнгүй мэдээлэл; D - нийт массаас сунасан утас ба цухуйсан фибрил).
Гахайн үс нь баавгайн үстэй харьцуулахад нэлээд зузаан (230 мм) юм. Гэмтсэн үед гахайн үс урагдах нь маш тод харагддаг (4A) суналтын хүчдэлийн чиглэлд перпендикуляр.
Харьцангуй жижиг ил гарсан зүсмэл хавтангууд нь ирмэг нь сунаснаас болж үсний үндсэн хэсгээс урагдсан байв (4B).
Устгалын бүсийн гадаргуу дээр утаснуудын задрал тод харагдаж байгаа бөгөөд тэдгээр нь бор гадаргын дотор бие биентэйгээ маш нягт холбоотой байсан нь тодорхой байна (4С). Зөвхөн кортекс ба зүслэгийн хоорондох интерфэйс дэх утаснууд нь салснаас болж ил гарсан байна (4D), зузаан кортикал фибрил (диаметр нь 250 нм) байгааг илрүүлсэн. Зарим фибрил нь хэв гажилтын улмаас бага зэрэг цухуйсан. Тэд гахайн үсийг бэхжүүлдэг бодисоор үйлчлэх ёстой.
Зураг №5: Зааны үсний хэлбэр (А - С) ба анааш (D - F). А - кутикул; В - үсийг үе шаттайгаар хугалах; С - үсний доторх хоосон зай нь утаснууд хаана урагдсаныг илтгэнэ. D - кутикуляр хавтан; Е - үс ч хугарах; F - хугарлын хэсэгт гадаргуугаас урагдсан утаснууд.
Зааны нялх хүүхдийн үс 330 микрон зузаан, насанд хүрсэн хүнийх 1.5 мм хүрдэг. Гадаргуу дээрх ялтсуудыг ялгахад хэцүү (5A).Зааны үс нь мөн хэвийн задралд өртөмтгий байдаг, i.e. цэвэр суналтын хугарал хүртэл. Түүнчлэн хугарлын гадаргуугийн морфологи нь шаталсан дүр төрхийг харуулдаг (5B), магадгүй үсний бор гадаргын жижиг гажигтай холбоотой. Хагарлын гадаргуу дээр зарим жижиг цоорхойг харж болно, үүнд арматурын фибрилүүд гэмтэхээс өмнө байрласан байж магадгүй (5С).
Анаашны үс нь нэлээд зузаан (370 микрон) боловч зүслэгийн хавтангийн зохион байгуулалт тийм ч тодорхой биш байна (5D). Энэ нь хүрээлэн буй орчны янз бүрийн хүчин зүйлээс (жишээлбэл, хооллох үед модны эсрэг үрэлт) гэмтсэнтэй холбоотой гэж үздэг. Хэдийгээр ялгаатай байсан ч анаашны үсний хугарал зааныхтой төстэй байв (5F).
Зургийн дугаар 6: capybara үсний морфологи (А - ялтсуудын давхар зүсэлтийн бүтэц; В - давхар бүтцийн урагдал; С - хагарлын хилийн ойролцоох утаснууд нь хэврэг, хөшүүн мэт харагддаг; D - давхар бүтцийн тасрах бүсээс сунасан утас).
Капибар ба пеккаригийн үс нь судлагдсан бусад бүх үснээс ялгаатай. Капибарагийн гол ялгаа нь давхар зүслэгийн бүтэц, зууван үс хэлбэртэй байдаг (6A). Үсний толин тусгалтай хоёр хэсгийн хоорондох ховил нь амьтны үслэг эдлэлээс усыг хурдан арилгах, агааржуулалтыг сайжруулахад шаардлагатай бөгөөд ингэснээр хурдан хатаах боломжийг олгодог. Сунгах үед үс нь ховилын дагуу хоёр хэсэгт хуваагдаж, хэсэг бүр нь устдаг (6B). Кортексийн олон ширхэгүүд салж, сунадаг (6С и 6D).
Зураг №7: Peccary үсний морфологи (А - кутикулын бүтэц, тасрах газар; В - бор гадаргын эвдрэлийн морфологи, түүний бүтцийн нарийвчилсан мэдээлэл; С - хана нь утаснаас бүрдэх хаалттай эсүүд (20 микрон диаметртэй); D - эсийн хана).
Пекари (гэр бүл Tayassuidae, өөрөөр хэлбэл пекари) үс нь сүвэрхэг бор гадартай, зүслэгийн давхарга нь тодорхой ялтсуудтай байдаггүй (7A). Үсний холтос нь 10-30 микрон хэмжээтэй хаалттай эсүүдийг агуулдаг.7B), хана нь кератин утаснаас бүрддэг (7С). Эдгээр хана нь нэлээд сүвэрхэг бөгөөд нэг нүхний хэмжээ ойролцоогоор 0.5-3 микрон (7D).
Зураг дээр харж байгаагаар 7A, фиброз бор гадаргын дэмжлэггүй бол зүслэг нь хугарлын шугамын дагуу хагарч, утаснууд нь зарим газарт сулардаг. Энэхүү үсний бүтэц нь үсийг илүү босоо болгоход шаардлагатай бөгөөд амьтны хэмжээг нүдээр нэмэгдүүлэх бөгөөд энэ нь пекарийг хамгаалах механизм байж болно. Peccary үс нь шахалтыг маш сайн эсэргүүцдэг боловч суналтыг тэсвэрлэдэггүй.
Янз бүрийн амьтдын үсний бүтцийн онцлог, хурцадмал байдлаас болж гэмтлийн төрлийг ойлгосны дараа эрдэмтэд механик шинж чанарыг тодорхойлж эхлэв.
Зураг No8: үсний төрөл тус бүрийн хэв гажилтын диаграмм ба өгөгдлийг олж авах туршилтын тохиргооны диаграмм (хүчдэл 10-2 с-1).
Дээрх графикаас харахад янз бүрийн амьтдын үсийг сунгахад хариу үйлдэл нь огт өөр байв. Тиймээс хүн, морь, гахай, баавгайн үс нь ноосны урвалтай төстэй хариу үйлдэл үзүүлсэн (бусдынх биш, харин нэхмэл материал).
Харьцангуй өндөр уян харимхай модуль 3.5-5 ГПа үед муруй нь шугаман (уян) мужаас бүрдэх ба дараа нь 0.20-0.25-ийн ачаалал хүртэл аажмаар нэмэгдэж буй ачаалал бүхий өндөрлөг хэсгээс тогтдог бөгөөд үүний дараа хатуурах хурд нь 0.40-XNUMX GPa хүртэл нэмэгддэг. эвдрэлийн ачаалал XNUMX. Талбайн талбай нь тайвшрахыг хэлдэг а- кератин завсрын утаснуудын мушгиа бүтэц, зарим тохиолдолд (хэсэгчилсэн) хувирч болно b- хуудас (хавтгай бүтэц). Бүрэн задлах нь 1.31-ийн деформацид хүргэдэг бөгөөд энэ нь энэ үе шатны төгсгөлөөс (0.20-0.25) мэдэгдэхүйц өндөр байна.
Бүтцийн талст утас шиг хэсэг нь хувирдаггүй аморф матрицаар хүрээлэгдсэн байдаг. Аморф хэсэг нь нийт эзэлхүүний 55 орчим хувийг эзэлдэг боловч завсрын утаснуудын диаметр нь 7 нм бөгөөд тэдгээр нь 2 нм аморф материалаар тусгаарлагдсан тохиолдолд л хамаарна. Ийм нарийн үзүүлэлтүүдийг өмнөх судалгаануудаас гаргаж авсан.
Деформацийн хатуурлын үе шатанд гулсах нь кортикал утаснуудын хооронд, түүнчлэн бичил фибрил, завсрын утас, аморф матриц зэрэг жижиг бүтцийн элементүүдийн хооронд үүсдэг.
Анааш, заан, пекарийн үс нь харьцангуй шугаман хатуурлын хариу үйлдэл үзүүлдэг бөгөөд өндөрлөг газар болон хурдацтай хатуурдаг (оргил) бүсүүдийн хооронд тодорхой ялгаа байхгүй. Уян хатан модуль нь харьцангуй бага бөгөөд ойролцоогоор 2 GPa байна.
Бусад зүйлээс ялгаатай нь капибарагийн үс нь дараалсан ачаалал өгөх үед хурдан хатуурдаг хариу үйлдэл үзүүлдэг. Энэхүү ажиглалт нь капибарагийн үсний ер бусын бүтэцтэй, эсвэл илүү нарийвчлалтай хоёр тэгш хэмтэй хэсэг, тэдгээрийн хоорондох уртааш ховилтой холбоотой юм.
Янз бүрийн амьтдын үсний диаметр ихсэх тусам Янгийн модуль (уртааш уян хатан модуль) буурч байгааг харуулсан өмнөх судалгаанууд аль хэдийн хийгдсэн. Эдгээр бүтээлүүдэд пекаригийн Янгийн модуль нь бусад амьтдынхаас хамаагүй бага байдаг нь үсний бүтэц нь сүвэрхэг байдагтай холбоотой байж болох юм.
Пекари нь үсэндээ хар, цагаан аль аль нь байдаг нь сонирхолтой юм (хоёр өнгөтэй). Суналтын завсарлага ихэвчлэн үсний цагаан хэсэгт тохиолддог. Хар хэсгийн эсэргүүцэл нэмэгдэж байгаа нь зөвхөн хар үсэнд байдаг меланосомууд байдагтай холбоотой юм.
Эдгээр бүх ажиглалт нь үнэхээр өвөрмөц боловч гол асуулт хэвээр байна: үсний хэмжээс нь түүний бат бөх байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг үү?
Хэрэв бид хөхтөн амьтдын үсийг дүрсэлвэл судлаачдын мэддэг гол баримтуудыг тодруулж болно.
- ихэнх төрлийн үс нь төв хэсэгт илүү зузаан, төгсгөл хүртэл нарийсдаг; Зэрлэг амьтдын үс нь амьдрах орчны улмаас илүү зузаан байдаг;
- Нэг зүйлийн үсний диаметрийн хэлбэлзэл нь ихэнх үсний зузаан нь тухайн амьтны төрөл зүйлийн зузаанаас хамаарч өөр өөр байдгийг харуулж байна. Үсний зузаан нь ижил зүйлийн янз бүрийн төлөөлөгчдийн хооронд ялгаатай байж болох ч энэ ялгаа нь юу нөлөөлж байгаа нь тодорхойгүй байна;
- Янз бүрийн төрлийн хөхтөн амьтдын үсний зузаан нь өөр өөр байдаг (хэмээн сонсогдож магадгүй).
Туршилтын явцад олж авсан эдгээр олон нийтэд ил болсон баримтуудыг нэгтгэн дүгнэснээр эрдэмтэд үсний зузаан ба түүний бат бөх байдлын хоорондын хамаарлыг тогтоохын тулд бүх үр дүнг харьцуулж чадсан юм.
Зураг №9: янз бүрийн амьтдын үсний зузаан ба түүний хүч чадлын хоорондын хамаарал.
Үсний диаметр болон сунах чадварын ялгаатай байдлаас шалтгаалан эрдэмтэд Вейбуллийн статистикт үндэслэн тэдгээрийн суналтын стрессийг урьдчилан таамаглах боломжтой эсэхийг шалгахаар шийдсэн бөгөөд энэ нь дээжийн хэмжээ болон үүнээс үүдэн гарсан согогийн хэмжээг тусгайлан тооцдог.
Эзлэхүүнтэй үсний сегмент гэж үздэг V нь n эзлэхүүний элементүүд ба нэгж эзэлхүүн тус бүр V0 ижил төстэй согогийн тархалттай. Өгөгдсөн хүчдэлийн түвшинд хамгийн сул холбоосын таамаглалыг ашиглан σ магадлал P өгөгдсөн үсний сегментийн бүрэн бүтэн байдлыг эзэлхүүнтэй байлгах V Эзлэхүүний элемент бүрийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах нэмэлт магадлалын үржвэрээр илэрхийлж болно, тухайлбал:
P(V) = P(V0) · P(V0)… · P(V0) = · P(V0)n
эзлэхүүн хаана байна V n эзлэхүүний элементийг агуулна V0. Хүчдэл нэмэгдэх тусам P(V) аяндаа буурдаг.
Хоёр параметр бүхий Weibull тархалтыг ашиглан нийт эзлэхүүний бүтэлгүйтлийн магадлалыг дараах байдлаар илэрхийлж болно.
1 - P = 1 - exp [ -V/V0 · (σ/σ0)м]
хаана σ - хэрэглээний хүчдэл; σ0 нь шинж чанар (лавлагаа) хүч, ба m - Weibull модуль нь өмчийн хувьсах хэмжүүр юм. Түүврийн хэмжээ ихсэх тусам устгах магадлал нэмэгддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй V тогтмол хүчдэлд σ.
График дээр 9A Хүний болон капибарагийн үсний туршилтын бүтэлгүйтлийн стрессийн Weibull хуваарилалтыг үзүүлэв. Бусад зүйлийн муруйг 2-р томьёог ашиглан хүний үснийхтэй ижил утгатай m-ээр таамагласан.m = 0.11).
Ашигласан дундаж диаметр нь: гахай - 235 мкм, морь - 200 мкм, пекари - 300 мкм, баавгай - 70 мкм, зааны үс - 345 мкм, анааш - 370 мкм.
Хагарлын стрессийг тодорхойлох боломжтой гэдгийг үндэслэн P(V) = 0.5, эдгээр үр дүн нь төрөл бүрийн үсний диаметр нэмэгдэх тусам бүтэлгүйтлийн стресс буурч байгааг харуулж байна.
График дээр 9B эвдрэлийн 50% магадлалаар урьдчилан таамагласан эвдрэлийн стрессийг харуулж байна (P(V) = 0.5) ба янз бүрийн зүйлийн дундаж туршилтын эвдрэлийн стресс.
Үсний диаметр 100-аас 350 мм хүртэл өсөхөд түүний хугарлын ачаалал 200-250 МПа-аас 125-150 МПа хүртэл буурдаг нь тодорхой болж байна. Weibull тархалтын симуляцийн үр дүн нь бодит ажиглалтын үр дүнтэй маш сайн тохирч байна. Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол маш сүвэрхэг тул пекари үс юм. Пекари үсний жинхэнэ бат бөх байдал нь Вейбуллийн тархалтын загварчлалаас бага байна.
Судалгааны нарийн ширийн зүйлстэй илүү дэлгэрэнгүй танилцахын тулд би үзэхийг зөвлөж байна и түүнд.
Эпилог
Дээрх ажиглалтын гол дүгнэлт нь зузаан үс нь хүчтэй үстэй тэнцэхүйц биш юм. Эрдэмтдийн өөрсдийнх нь хэлснээр энэ мэдэгдэл нь мянганы нээлт биш юм, учир нь металл утсыг судлах явцад ижил төстэй ажиглалт хийсэн болно. Энд гол зүйл бол физик, механик, биологийн хувьд ч биш, харин статистикт байдаг - объект том байх тусам согогийн хамрах хүрээ их байдаг.
Эрдэмтэд бидний өнөөдрийн хянан үзсэн ажил нь хамтран ажиллагсдад шинэ синтетик материал бүтээхэд тусална гэж үзэж байна. Хамгийн гол асуудал нь орчин үеийн технологи хөгжсөн хэдий ч хүний, зааны үс шиг зүйлийг бүтээх чадвар хараахан болоогүй байгаа юм. Эцсийн эцэст ийм жижиг зүйлийг бий болгох нь түүний нарийн төвөгтэй бүтэц нь бүү хэл сорилт юм.
Бидний харж байгаагаар аалзны торго нь ирээдүйн хэт бат бөх, хэт хөнгөн материалын урам зоригоор эрдэмтдийн анхаарлыг татахуйц байх ёстойг энэ судалгаагаар харуулсан бөгөөд хүний үс нь механик шинж чанар, гайхалтай хүч чадлаараа гайхшруулж чаддаг.
Уншсанд баярлалаа, сонирхож байгаарай, долоо хоногийг сайхан өнгөрүүлээрэй. 🙂
Зарим зар 🙂
Бидэнтэй хамт байсанд баярлалаа. Манай нийтлэл танд таалагдаж байна уу? Илүү сонирхолтой контент үзэхийг хүсч байна уу? Захиалга өгөх эсвэл найзууддаа санал болгох замаар биднийг дэмжээрэй, , Бидний танд зориулж бүтээсэн анхны түвшний серверүүдийн өвөрмөц аналоги: (RAID1 болон RAID10, 24 хүртэлх цөм, 40 ГБ хүртэл DDR4-тэй байх боломжтой).
Амстердам дахь Equinix Tier IV дата төвд Dell R730xd 2 дахин хямд байна уу? Зөвхөн энд Нидерландад! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 доллараас! тухай уншина уу
Эх сурвалж: www.habr.com