本文關(guān)鍵詞：三歲兒童乘員腹部有限元模型的構(gòu)建及損傷分析

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【摘要】：交通事故是造成人體傷害的主要原因之一。由于兒童生長(zhǎng)發(fā)育的特征,使得其成為交通事故中的弱勢(shì)群體。3歲是一個(gè)重要的身體成長(zhǎng)的分水嶺,其腹部在整個(gè)身體中所占比例相比成人要大,但腹部骨結(jié)構(gòu)對(duì)腹部?jī)?nèi)臟的保護(hù)卻相對(duì)較弱,因此其更容易受到傷害,然而,腹部作為第三處易受損傷部位,其損傷是非常可怕的。由于倫理道德的原因,直接用生理試驗(yàn)來(lái)研究腹部?jī)?nèi)臟損傷很少,隨著有限元的快速發(fā)展,用有限元技術(shù)來(lái)研究人體內(nèi)臟損傷成為一種新方法。本文基于一名3歲女性兒童腹部志愿者CT圖像,參照兒童解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特征,應(yīng)用Mimics醫(yī)學(xué)軟件,提取3歲兒童腹部組織幾何模型,通過Geomagic Studio逆向工程軟件對(duì)其幾何模型進(jìn)行處理與曲面片的劃分,在TrueGrid和HyperMesh軟件中完成有限元網(wǎng)格的劃分及處理,構(gòu)建了符合人體解剖學(xué)結(jié)構(gòu)特征的3歲兒童腹部乘員有限元模型。在Pam-Crash軟件中對(duì)兒童相應(yīng)組織賦予材料屬性參數(shù)后,參照Ouyang等腹部尸體試驗(yàn)對(duì)該有限元模型進(jìn)行有效性的驗(yàn)證。有限元模型碰撞中,兒童腹部最大撞擊力為436.98N,介于尸體試驗(yàn)所統(tǒng)計(jì)的530.30±102.62N之間,其撞擊力-腹部壓縮變形曲線與Ouyang尸體試驗(yàn)撞擊力-腹部壓縮變形曲線通道走勢(shì)基本吻合,且在通道之內(nèi)。將該模型中撞錘沿其速度方向的垂直線左、右旋轉(zhuǎn)30°角度,對(duì)比分析3種條件設(shè)置下兒童腹部撞擊力-腹部壓縮變形情況以及通過各內(nèi)臟最大應(yīng)變來(lái)比較分析其內(nèi)臟損傷程度。結(jié)果表明:3種角度下,兒童腹部壓縮變形量相同,正面碰撞條件下兒童所受撞擊力最小;由于兒童腹部?jī)?nèi)臟組織的不對(duì)稱原因,3種條件下兒童腹部?jī)?nèi)臟損傷程度有顯著差異。應(yīng)用所建的3歲兒童腹部有限元模型,參照Koizumi T.的試驗(yàn)設(shè)置,模擬仿真?zhèn)让媾鲎蚕聝和共繐p傷情況。結(jié)果顯示,3歲兒童乘員腹部有限元模型碰撞響應(yīng)與通過成人縮放得到的3歲兒童有限元模型、3歲假人模型相比有顯著差異。真實(shí)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的有限元模型生物仿真度更高一些。同時(shí),對(duì)此模型,進(jìn)行不同速度下腹部損傷分析,結(jié)果表明:撞擊位置對(duì)兒童腹部?jī)?nèi)臟的損傷有很大的影響,隨著速度的增大,其接觸力與變形顯著增大,且內(nèi)臟損傷程度會(huì)越嚴(yán)重。本文構(gòu)建的3歲兒童腹部有限元模型具有較高的生物仿真度,其可為兒童腹部損傷研究提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí)可應(yīng)用于兒童腹部防護(hù)設(shè)施的研發(fā)。
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U467.14

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本文編號(hào)：1149277