颅脑冲击损伤力学响应分析

发布时间：2017-09-30 08:27

  本文关键词：颅脑冲击损伤力学响应分析

  更多相关文章： 颅脑 冲击损伤 汽车碰撞 生物力学模拟 有限元分析

【摘要】：随着我国经济水平的逐年提高,汽车的保有量也在持续增长,但随之频繁发生的交通事故却也在威胁着我们的生命安全。在大量发生的交通事故中,颅脑损伤是危害最为严重的伤害类型,这使得颅脑损伤研究成为了科研热点之一。但目前颅脑生物力学的研究重点主要集中在对行人头部的直接撞击损伤方面,而对于汽车碰撞时对驾驶员颅脑造成的加速度冲击损伤的研究较少。在很多交通事故中,虽然并未发生过行人或驾驶员的头部直接撞击造成的伤害,但在汽车碰撞的一瞬间所产生的巨大加速度给驾驶员带来的伤害不容忽视。因此,展开这一方面的研究也有着十分重要的现实意义。 人体颅脑结构具有极为复杂的解剖学结构,因而本文提取健康成年男子的头部CT扫描图像,通过逆向工程(即从实物反向得到数字模型的模型处理技术)处理方式进行处理,从而保留了颅脑结构的细节,得到了足够精确的颅脑、颅骨、下颚骨、脊椎骨、以及肌肉等部分的原始几何模型。整个有限元模型由32万网格、8万3千个节点构成,模型质量为6kg,而模型各部分材料特性均来自国内外权威文献。利用ABAQUS进行非线性分析,采用大规模有限元计算技术,研究了在汽车碰撞事故中加速度冲击作用下的颅脑力学响应,进而预测了在几种典型冲击载荷下的颅脑损伤位置以及损伤程度。 本文首先计算了简单载荷下横、纵、竖向三个方向的加速度冲击对颅脑造成的损伤情况。研究表明,在颅脑受到横向冲击时,可能对视觉、听觉和平衡造成破坏,甚至影响记忆,出现语言障碍等；而纵向冲击作用下,对人的嗅觉和视觉会造成影响,很可能出现灰视、黑视甚至意识丧失；竖向冲击下,则更容易对人体的小脑造成损伤,影响平衡和协调能力。随后,用五种不同强度的冲击载荷在纵向冲击上进行计算,对损伤位置以及损伤程度进行分析。 通过计算研究预测了在几种典型载荷下的颅脑损伤位置以及损伤程度,这对颅脑冲击损伤的预防与临床救治有着积极的意义。
【关键词】：颅脑 冲击损伤 汽车碰撞 生物力学模拟 有限元分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R651.15;R318.01
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究意义及研究目的8-9
• 1.2 主要研究方法9-10
• 1.3 国内外研究进展10-11
• 1.4 本文的主要研究内容11-12
• 2 颅脑解剖学结构及损伤机理12-24
• 2.1 颅脑主要结构12-20
• 2.1.1 头皮12-13
• 2.1.2 颅骨13-18
• 2.1.3 脑膜18-19
• 2.1.4 脑组织19-20
• 2.2 其他组织结构20-21
• 2.3 常见的脑损伤及损伤机理21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 颅脑结构的三维有限元模型建立24-36
• 3.1 分析方法简介24-25
• 3.2 CT图像扫描及MIMICS模型提取25-28
• 3.2.1 CT图像获取25-26
• 3.2.2 MIMICS模型获取26-28
• 3.3 逆向工程技术及Geomagic Studio的模型处理28-33
• 3.3.1 逆向工程概述28
• 3.3.2 Geomagic Studio逆向建模特点28-29
• 3.3.3 Geomagic Studio模型处理29-33
• 3.4 HyperMesh网格划分33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 加速度冲击下的脑组织响应计算36-52
• 4.1 分析软件介绍36
• 4.2 计算荷载36-38
• 4.3 简单冲击荷载下的计算分析38-46
• 4.3.1 计算载荷38-39
• 4.3.2 模型在ABAQUS中的相关定义39-40
• 4.3.4 纵向冲击计算结果及分析40-44
• 4.3.5 横向冲击计算结果及分析44-45
• 4.3.6 铅直向冲击计算结果及分析45-46
• 4.4 仿真冲击载荷下的计算46-48
• 4.5 补充计算48-51
• 4.6 本章小结51-52
• 5 结论及展望52-54
• 5.1 结论52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况57-58
• 致谢58-59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩建保;杨训敏;;三维多相头部脑组织形变特性仿真[J];北京理工大学学报;2006年04期

2 王正国;;道路交通伤的现状和未来[J];创伤外科杂志;2011年03期

3 黄靖;王健;;汽车碰撞过程中加速度特征对乘员损伤的影响分析[J];汽车科技;2010年01期

4 杨妙梁;欧盟有关行人保护的新战略[J];汽车与配件;2005年43期

5 王以进,李永丰,陈跃敏,秦颂;自动生成颅脑冲击响应的图像三维有限元分析[J];上海大学学报(自然科学版);1999年04期

6 谢宏刚;徐亮;王汉;蒋世明;范芦芳;唐敬;;对Mimics V10.0软件三种三维重建方法的研究[J];西部医学;2008年05期

7 马如宇,铁瑛,薛文东,戴\戎,王成焘;基于螺旋CT构建人体骨盆三维有限元模型[J];医用生物力学;2004年03期

8 李凡;杨济匡;;基于车辆-行人碰撞颅脑伤防护的参数研究[J];中国机械工程;2007年09期

9 王正国;多发伤的救治[J];中华创伤杂志;2004年01期

10 李海岩;阮世捷;彭翔;谢中华;王浩;刘文岭;;基于CT图像的活体人颅骨几何特征的研究[J];中国生物医学工程学报;2007年06期

，

本文编号：947162