基于多体动力学和有限元方法的三级跳运动人体膝关节冲击损伤分析研究
本文选题:膝关节 + 三级跳 ; 参考:《振动与冲击》2015年17期
【摘要】:为了研究三级跳训练、竞赛对运动员膝关节冲击损伤影响程度,以1名健康男性运动员左膝关节为研究对象,利用膝部CT扫描和磁共振(MRI)相结合的方法,建立了包括股骨、胫骨、腓骨、髌骨以及膝部各主要软骨、韧带在内完整的三维膝关节立体模型;采用多体动力学(MDA)与有限元分析(FEA)相结合的方法,计算出三级跳起跑、跳跃、落地全过程运动员膝关节处冲击状态下的应力、应变及位移变化状况。计算显示:在三级跳运动过程中,膝关节胫骨外侧接触区域受到的载荷,发生的位移最大,并随着跳跃和落地的冲击程度增强而变大。这加剧了胫骨部位的磨损程度,因而易诱使运动员膝关节发生骨损伤,计算结果与国外相关文献相比较为一致。结果表明:借助有限元与多体动力学相结合的方法,能够较好地研究三级跳训练和竞赛过程中人体膝关节的冲击振动行为,为膝关节运动损伤开辟了一条新的研究方法,也为膝关节运动损伤的防治提供了一定的参考依据。
[Abstract]:In order to study the effect of competition on impact injury of knee joint, a healthy male athlete with left knee joint was studied. The method of knee CT scan and magnetic resonance imaging (MRI) was used to establish the method including femur.A three-dimensional three-dimensional model of the tibia, fibula, patella and major cartilage and ligaments of the knee was established, and the method of MDAand finite element analysis (FEAEA) was used to calculate the three-stage jump and take off.Changes of stress, strain and displacement in the impact state of the knee joint of the athlete during the whole landing process.The calculation shows that the displacement of the lateral contact area of the knee joint is the largest during the three-stage jump movement, and the displacement increases with the increase of the impact degree of the jump and landing.As a result, the tibia wear degree is aggravated and the knee joint bone injury is easily induced. The results are consistent with the foreign literatures.The results show that the finite element method combined with multi-body dynamics can be used to study the shock and vibration behavior of human knee joint in the course of three-stage jump training and competition, which opens up a new research method for knee joint motion injury.It also provides a certain reference for the prevention and treatment of knee joint motion injury.
【作者单位】: 安徽农业大学体育系;安徽农业大学工学院机械系;美国纽约州立大学生物工程系;
【基金】:教育部第46批留学回国人员科研启动基金项目 国家留学基金资助 教育部科学研究项目(12yjazh075)
【分类号】:R873
【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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本文编号:1747885
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