Articles

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

Prawie wszystkie gatunki współczesnych ptaków są zdolne do lotu; mechaniczna kompetencja ich skrzydeł i sztywność ich układu kostnego wyewoluowały, aby umożliwić ten wybitny wyczyn. Jednym z najciekawszych przykładów adaptacji strukturalnej u ptaków jest wewnętrzna struktura ich kości skrzydeł. U ptaków latających kości muszą być wystarczająco mocne i sztywne, by wytrzymać siły podczas startu, lotu i lądowania, przy zachowaniu minimalnej masy. Morfologia przekroju poprzecznego i obecność struktur wzmacniających (rozpórek i grzbietów) występujących w kościach skrzydeł ptaków różni się u poszczególnych gatunków, w zależności od sposobu wykorzystania skrzydeł. Wykazano, że zarówno morfologia jak i cechy wewnętrzne zwiększają odporność na zginanie i skręcanie przy minimalnej masie. Prototypy rozpórek wzmacniających wytworzonych metodą druku 3D poddano testom ściskania i skręcania w celu potwierdzenia słuszności tej koncepcji. Podczas ściskania, owalizacja zmniejszyła się poprzez wprowadzenie rozpórek, podczas gdy nie miały one wpływu na odporność na skręcanie. Opracowano model sprężysty pierścienia kołowego wzmocnionego poziomymi i pionowymi rozpórkami w celu wyjaśnienia odpowiedzi usztywniającej pierścień przy ściskaniu spowodowanej różnie zorientowanymi rozpórkami.

.