【摘要】：隨著汽車工業(yè)在中國的發(fā)展,中國車輛市場的汽車保有量也在逐年增加,隨之帶來的交通事故也在不斷增加。兒童作為更易在事故中受傷的群體,在碰撞中受到的傷害尤為嚴重,比起同等級其他身體部位的損傷,下肢損傷需要相當長的時間進行治療及恢復,而且常常會造成人的終生殘疾,在交通事故引起的車輛與行人碰撞中,兒童下肢股骨頸損傷是由于事故中跌倒與地面發(fā)生二次碰撞所致。與成人股骨頸骨折不同,兒童的股骨頸骨折是由高能量創(chuàng)傷如車禍或高空墜落造成的。目前國內(nèi)尚未有權(quán)威的兒童下肢有限元模型及其仿真分析,本文建立了六歲兒童的下肢幾何模型以及針對本文研究內(nèi)容所提取的包括下肢股骨及髖骨的髖關(guān)節(jié)有限元模型并進行仿真分析。 首先基于CT數(shù)據(jù)應用醫(yī)學影像處理軟件,運用描邊的方式提取6歲兒童的下肢幾何輪廓,包括下肢帶骨即髖骨,自由下肢骨即股骨、髕骨、脛骨、腓骨及7塊跗骨、5塊跖骨和14塊趾骨,以及肌肉組織。導入逆向工程軟件Geomagic逐項進行幾何模型的修補平順以及光滑處理,生成非有理閉樣條曲面NURBS。運用有限元網(wǎng)格劃分軟件TrueGrid通過投影進行下肢股骨以及髖骨的初步有限元網(wǎng)格劃分,得到符合股骨以及髖骨解剖學結(jié)構(gòu)的髖關(guān)節(jié)有限元模型,運用HyperMesh進行網(wǎng)格質(zhì)量檢測并進行前處理的材料屬性、載荷和約束的賦值。最后運用LS-DYNA有限元后處理軟件進行計算以及仿真分析。本文采用兩種實驗加載方式：髖關(guān)節(jié)處由髖骨向股骨頭加載力模擬兒童跌倒時股骨頸受力情況；模擬現(xiàn)實中兒童跌倒獲得初速度,股骨大粗隆與地面發(fā)生二次碰撞。通過兩實驗結(jié)果的對比,分析了6歲兒童股骨頸的損傷,驗證了模型的有效性。 對6歲兒童髖關(guān)節(jié)有限元模型的構(gòu)建和仿真分析,有助于了解股骨頸骨折的損傷機理,對減少、防護股骨頸損傷有著重要的理論意義和實際應用價值。同時建立了6歲兒童包括肌肉和韌帶的下肢幾何模型,為今后兒童整個下肢有限元模型的建立以及仿真分析打下堅實基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：天津科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：R726.5;U467.14

【參考文獻】

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本文編號：2617941