肩部三维有限元模型的建立及侧向撞击中的力学分析
发布时间：2021-08-06 11:16
道路事故中,车辆侧向碰撞约占1/3,车辆前碰撞安全标准的提高使侧向碰撞成为事故中最重要的致命原因之一。侧向碰撞中人体肩部直接受到冲击,承担主要载荷,一定程度上减小了传向胸部的载荷。对肩部碰撞响应的深入研究,一方面有助于提高对上肢的保护,另一方面可探究肩部和上臂对胸部的保护机制。目前,国内对肩部三维有限元建模与碰撞力学分析的报道较少,本文的目的是建立肩部三维有限元模型并进行碰撞力学分析,主要工作和结论如下:（1）综述了肩部建模和损伤研究进展,简要概述了生物力学研究方法,对肩部的解剖结构、常见损伤和治疗进行了介绍。（2）基于逆向工程原理,应用商业软件构建了人体肩部几何实体和有限元模型（包括骨骼、韧带、软骨、肌肉等组织）。肩部三维实体模型图像清晰,外表面光滑,空间位置相对准确,模型的建立较好地体现了肩部的复杂几何形状和骨密度的不均匀性,为进一步研究肩部的生物力学提供了基础工具。（3）从静态横向拉伸和动态冲击模拟两方面,对所建的肩部有限元模型进行了验证。横向拉伸加载,得到了位移变化情况,将标志点的位移与文献中的实验数据进行了对比;动态冲击中,刚性质量块以1.5m/s的速度撞击模型,对接触力的变...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 肩部侧向撞击损伤
1.2 肩部侧向撞击损伤的生物力学分析方法
1.2.1 生物力学介绍
1.2.2 有限元方法介绍
1.2.3 肩部建模及损伤研究进展
1.3 本文的主要研究工作
第二章 肩部解剖学结构及损伤
2.1 肩部的解剖结构
2.1.1 肩部主要骨结构及特点
2.1.2 肩部主要关节结构及特点
2.1.3 肩部主要韧带及特点
2.2 肩部的常见损伤及治疗
2.3 本章小结
第三章 人体肩部有限元模型构建
3.1 肩部几何建模
3.1.1 材料和设备
3.1.2 组织提取和几何模型重建
3.2 几何模型网格化及材料赋值
3.2.1 肩部模型网格划分
3.2.2 模型材料参数设置
3.3 模型横向加载对比验证
3.3.1 载荷与边界条件
3.3.2 结果分析
3.4 侧向冲击实验对比验证
3.4.1 载荷与边界条件
3.4.2 结果对比
3.5 本章小结
第四章 肩部侧向撞击时的有限元分析
4.1 载荷与相互作用
4.1.1 装配与接触
4.1.2 载荷与边界条件
4.2 结果分析
4.2.1 碰撞中肩部整体力学特点
4.2.2 碰撞中主要骨骼应力分布
4.3 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]内固定及韧带重建治疗肩锁关节脱位的效果[J]. 王朝亮,王英振,朱涛,孙雪生,蔺楚,高博. 青岛大学医学院学报. 2016(06)
[2]基于CT图像的股骨上段有限元建模及单元尺寸分析[J]. 董鹏飞,雷建银,刘海波,李志强,王志华. 医用生物力学. 2016(02)
[3]站位骨盆有限元模型的建立[J]. 樊艳平,雷建银,刘海波,李志强,陈维毅. 太原理工大学学报. 2015(01)
[4]DICOM医学图象文件快速提取技术研究[J]. 黄雪梅,王金川,郝园. 机械设计与制造. 2012(05)
[5]股骨有限元分析赋材料属性的方法[J]. 张国栋,廖维靖,陶圣祥,毛文玉,陈建桥,郑晓晖,张发惠. 中国组织工程研究与临床康复. 2009(43)
[6]盂肱下韧带前束在肱骨外旋运动中作用的仿真分析[J]. 张琳琳,王建平,王成焘. 生物医学工程学杂志. 2009(03)
[7]锁骨三维有限元模型的建立及生物力学分析[J]. 杨志勇,程黎明,涂熙,刘传安,曾至立. 第二军医大学学报. 2008(11)
[8]医学图像处理与分析软件平台综述[J]. 李恩中. 计算机科学与探索. 2008(05)
[9]足部三维有限元建模方法及其生物力学应用[J]. 张明,张德文,余嘉,樊瑜波. 医用生物力学. 2007(04)
[10]肩锁关节脱位的X线与螺旋CT检查[J]. 李从海,杨建林,兰军. 实用医学杂志. 2007(18)
博士论文
[1]人体上肢肌骨系统生物力学分析及鼠标操作时腕部接触压力研究[D]. 张绪树.太原理工大学 2017
[2]肩峰形态变异的临床意义及其对肩关节生物力学影响的有限元分析[D]. 禹铭杨.吉林大学 2015
[3]Lenke 6型特发性脊柱侧凸有限元建模及后路三维矫形的生物力学研究[D]. 陈凌强.中南大学 2010
[4]人体肩关节三维有限元模型的建立、验证及在肱骨骨折机制研究方面的应用[D]. 何仿.第二军医大学 2006
硕士论文
[1]两种手术方式治疗Ⅲ型肩锁关节脱位的近期疗效比较[D]. 陀亚楠.新疆医科大学 2016
[2]人体膝关节有限元建模及损伤生物力学探索性研究[D]. 黄伟华.南方医科大学 2014
[3]人体肩锁关节三维建模及生物力学分析[D]. 杨晓霞.上海交通大学 2012
本文编号：3325672
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 肩部侧向撞击损伤
1.2 肩部侧向撞击损伤的生物力学分析方法
1.2.1 生物力学介绍
1.2.2 有限元方法介绍
1.2.3 肩部建模及损伤研究进展
1.3 本文的主要研究工作
第二章 肩部解剖学结构及损伤
2.1 肩部的解剖结构
2.1.1 肩部主要骨结构及特点
2.1.2 肩部主要关节结构及特点
2.1.3 肩部主要韧带及特点
2.2 肩部的常见损伤及治疗
2.3 本章小结
第三章 人体肩部有限元模型构建
3.1 肩部几何建模
3.1.1 材料和设备
3.1.2 组织提取和几何模型重建
3.2 几何模型网格化及材料赋值
3.2.1 肩部模型网格划分
3.2.2 模型材料参数设置
3.3 模型横向加载对比验证
3.3.1 载荷与边界条件
3.3.2 结果分析
3.4 侧向冲击实验对比验证
3.4.1 载荷与边界条件
3.4.2 结果对比
3.5 本章小结
第四章 肩部侧向撞击时的有限元分析
4.1 载荷与相互作用
4.1.1 装配与接触
4.1.2 载荷与边界条件
4.2 结果分析
4.2.1 碰撞中肩部整体力学特点
4.2.2 碰撞中主要骨骼应力分布
4.3 本章小结
第五章 总结和展望
5.1 全文总结
5.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]内固定及韧带重建治疗肩锁关节脱位的效果[J]. 王朝亮,王英振,朱涛,孙雪生,蔺楚,高博. 青岛大学医学院学报. 2016(06)
[2]基于CT图像的股骨上段有限元建模及单元尺寸分析[J]. 董鹏飞,雷建银,刘海波,李志强,王志华. 医用生物力学. 2016(02)
[3]站位骨盆有限元模型的建立[J]. 樊艳平,雷建银,刘海波,李志强,陈维毅. 太原理工大学学报. 2015(01)
[4]DICOM医学图象文件快速提取技术研究[J]. 黄雪梅,王金川,郝园. 机械设计与制造. 2012(05)
[5]股骨有限元分析赋材料属性的方法[J]. 张国栋,廖维靖,陶圣祥,毛文玉,陈建桥,郑晓晖,张发惠. 中国组织工程研究与临床康复. 2009(43)
[6]盂肱下韧带前束在肱骨外旋运动中作用的仿真分析[J]. 张琳琳,王建平,王成焘. 生物医学工程学杂志. 2009(03)
[7]锁骨三维有限元模型的建立及生物力学分析[J]. 杨志勇,程黎明,涂熙,刘传安,曾至立. 第二军医大学学报. 2008(11)
[8]医学图像处理与分析软件平台综述[J]. 李恩中. 计算机科学与探索. 2008(05)
[9]足部三维有限元建模方法及其生物力学应用[J]. 张明,张德文,余嘉,樊瑜波. 医用生物力学. 2007(04)
[10]肩锁关节脱位的X线与螺旋CT检查[J]. 李从海,杨建林,兰军. 实用医学杂志. 2007(18)
博士论文
[1]人体上肢肌骨系统生物力学分析及鼠标操作时腕部接触压力研究[D]. 张绪树.太原理工大学 2017
[2]肩峰形态变异的临床意义及其对肩关节生物力学影响的有限元分析[D]. 禹铭杨.吉林大学 2015
[3]Lenke 6型特发性脊柱侧凸有限元建模及后路三维矫形的生物力学研究[D]. 陈凌强.中南大学 2010
[4]人体肩关节三维有限元模型的建立、验证及在肱骨骨折机制研究方面的应用[D]. 何仿.第二军医大学 2006
硕士论文
[1]两种手术方式治疗Ⅲ型肩锁关节脱位的近期疗效比较[D]. 陀亚楠.新疆医科大学 2016
[2]人体膝关节有限元建模及损伤生物力学探索性研究[D]. 黄伟华.南方医科大学 2014
[3]人体肩锁关节三维建模及生物力学分析[D]. 杨晓霞.上海交通大学 2012
本文编号：3325672
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