Articles

Reinforcements in avian wing bones: Experiments, analysis, and modeling

A modern madarak szinte minden faja képes repülni; szárnyaik mechanikai kompetenciája és csontrendszerük merevsége úgy fejlődött ki, hogy lehetővé tegye ezt a kiemelkedő teljesítményt. A madarak szerkezeti alkalmazkodásának egyik legérdekesebb példája a szárnycsontjaik belső szerkezete. A repülő madaraknál a csontoknak kellően erősnek és merevnek kell lenniük ahhoz, hogy minimális súly mellett ellenálljanak a felszállás, repülés és leszállás során fellépő erőknek. A madarak szárnycsontjainak keresztmetszeti morfológiája és a szárnycsontokban található erősítő szerkezetek (merevítők és gerincek) jelenléte fajonként változik, attól függően, hogyan használják a szárnyakat. Kimutatták, hogy mind a morfológia, mind a belső jellemzők növelik a hajlítással és csavarodással szembeni ellenállást, minimális súlycsökkenés mellett. A koncepció validálása érdekében a 3D nyomtatással gyártott erősítő merevítések prototípusait átmérőbeli összenyomással és torzióval tesztelték. Nyomásban az oválisodás csökkent a merevítőrudak beillesztésével, míg a torziós ellenállásra nem volt hatásuk. Egy vízszintes és függőleges támaszokkal megerősített körgyűrű rugalmas modelljét dolgozták ki, hogy megmagyarázzák a gyűrű különböző irányú támaszok által okozott nyomó merevedési válaszát.