人體下肢有限元?jiǎng)恿W(xué)分析模型的建立和驗(yàn)證.pdf

1、在汽車(chē)-行人碰撞事故中，人體下肢經(jīng)常受到汽車(chē)前部結(jié)構(gòu)的撞擊而受傷。為研究行人碰撞事故中人體下肢的生物力學(xué)響應(yīng)和損傷機(jī)理，本文建立了一個(gè)人體下肢的三維有限元模型。 模型按人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)建立，由骨骼系統(tǒng)和軟組織系統(tǒng)構(gòu)成。骨骼系統(tǒng)包括髖骨、股骨、脛骨、腓骨、足骨和髕骨等。軟組織包括主要的韌帶、肌腱和關(guān)節(jié)囊。模型的幾何外形建立在Viewpoint公司的原始數(shù)據(jù)上。模型中各組織的質(zhì)量分布和材料特性參數(shù)由文獻(xiàn)研究獲得。模型由殼單元和線性彈簧

2、－阻尼單元構(gòu)成。整個(gè)模型包括13861個(gè)節(jié)點(diǎn)和18966個(gè)單元。模型的邊界和載荷條件根據(jù)汽車(chē)行人側(cè)碰撞實(shí)驗(yàn)條件確定。 模型建立在有限元軟件LS-DYNA3D的平臺(tái)上。脛骨模型由脛骨三點(diǎn)彎曲應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)下肢模型的有效性通過(guò)剪切彎曲碰撞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證。通過(guò)研究加載條件下人體下肢有限元模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和應(yīng)力分布，分析碰撞位置等參數(shù)與下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。 研究結(jié)果表明，適當(dāng)降低保險(xiǎn)杠高度，可減少行人下肢損傷風(fēng)險(xiǎn)。人體下肢有