儿童上肢有限元模型的构建及其在碰撞损伤中的应用研究

发布时间：2019-11-29 04:02

【摘要】：随着中国汽车保有量急剧增加,交通事故迅猛上升,因交通事故引起的伤亡人数也逐步增加。在汽车碰撞事故发生时,尽管安全气囊的使用减少了致命性损伤的发生风险,但它们同时增加了非致命伤,如上肢损伤的发生概率。构建具有详细解剖学结构的儿童上肢有限元模型是研究和理解上肢损伤中的生物力学问题的基础,可为汽车安全性设计提供生物力学数据和理论指导,对减少和防护上肢损伤具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文从实际上肢解剖学结构出发构建了具有高生物仿真度的儿童上肢有限元模型。模型包括锁骨、肩胛骨、肱骨、尺骨及桡骨。首先,借助医学影像软件MIMICS提取了6岁中国儿童男性全身的CT图像,并重构具有三角形曲面的儿何模型；其次,利用逆向工程软件Geomagic Studio对初始组织儿何模型进行修补和平顺处理,生成具有NURBS曲线(Non-Uniform Rational B-Splines)的CAD模型,为后续网格划分做准备；再次,应用网格划分软件TrueGrid和Hypermesh对上肢几何模型进行网格划分和网格优化,并利用Hypermesh软件对模型进行材料属性赋值。最后,根据尸体试验,设置仿真试验的边界条件,对局部上肢有限元模型进行有效性验证。 应用有限元分析软件Pam-Crash对裸肱骨有限元模进行三点弯曲仿真碰撞实验,用于验证所构建的上肢有限元模型的有效性。仿真结果表明,载荷-位移曲线与尸体试验结果类似。这表明所构建的上肢有限元模型能较好的模拟人体肱骨的动力学响应,并具有较高的生物仿真度,可以用于上肢损伤的防护研究。 本文通过对儿童肱骨有限元模型的碰撞响应分析的研究,为后续的进一步完善上肢有限元模型和构建完整的人体有限元模理形成了一整套研究思路,为人体有限元模型的生物力学的研究奠定了坚实的基础,并为车辆安全性设计提供有力的依据。
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R318.01;U467.14

【参考文献】

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1 成思源;有限元法的方法论[J];重庆大学学报(社会科学版);2001年04期

2 裴永生;阮世捷;李海岩;张亮亮;;头部撞击损伤的有限元模型建立[J];燕山大学学报;2009年05期

3 孙乃祥,王岩;创伤的AIS评分与损伤程度评定的对比分析[J];中国法医学杂志;2002年03期

4 刘献祥,张文光,陈日齐;小儿肱骨髁上部力学特性的有限元分析[J];福建中医学院学报;1998年02期

5 邹冬华;李正东;黄平;刘宁国;陈忆九;;股骨有限元模型的建立及损伤生物力学验证[J];法医学杂志;2011年04期

6 李文杰;丁玉兰;简小刚;;汽车碰撞事故中乘员人体动力学分析[J];中国工程机械学报;2007年03期

7 姜海波;葛世荣;;基于CT扫描人体股骨的有限元分析[J];工程力学;2007年10期

8 张建国;王芳;薛强;;后碰撞中人体颈部动力学响应的有限元分析[J];工程力学;2010年04期

9 陈以慈;儿童解剖学研究简况[J];广东解剖学通报;1994年01期

10 宋跃明;饶书城;李志铭;林宏;石相成;刘e，

本文编号：2567315