發(fā)布時間：2018-02-12 13:02

  本文關(guān)鍵詞： 撞擊 背面效應(yīng) 生物力學(xué) 人體 動態(tài)有限元 應(yīng)力波　出處：《河南科技大學(xué)》2012年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：撞擊傷是人體在外力作用下，其組織及內(nèi)部器官受到物理損傷，導(dǎo)致功能喪失，，甚至致死。士兵在戰(zhàn)場中所受到的最大威脅即槍彈傷。雖然防彈衣的使用可有效地阻止子彈穿透人體組織所造成貫穿性損傷，但子彈擊中人體時仍有相當(dāng)多的能量通過防彈衣傳遞到人體而造成損傷，這種現(xiàn)象即—背面效應(yīng)。為了能更好的預(yù)測撞擊損傷，探索損傷機理和防護措施是十分必要的。隨著計算機仿真研究手段和方法的提高，動態(tài)有限元方法在人體創(chuàng)傷和防護研究領(lǐng)域的應(yīng)用，克服了過去依賴動物實驗獲得數(shù)據(jù)的局限性。通過仿真可以獲取人體體腔內(nèi)部各部位和器官的應(yīng)力響應(yīng)和變形，與動物實驗數(shù)據(jù)相比，更符合人體實際情況。因此有限元法用于創(chuàng)傷力學(xué)研究，逐漸成為目前的重要研究手段。動態(tài)有限元模擬分析更適用于不可實驗的人體生物力學(xué)的研究，從計算力學(xué)的角度來研究人體撞擊損傷，采用力學(xué)理論來詮釋問題，已逐漸成為人體生物力學(xué)研究的主要手段。 本課題的研究采用醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)及逆向點云數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)形式，通過醫(yī)學(xué)三維重建及逆向點云處理建立了皮膚（含肌肉組織）、肋骨、肺、心臟、肝臟和胃的幾何模型。在幾何模型的基礎(chǔ)上，進行有限元網(wǎng)格劃分，設(shè)置單元類型及單元的大小，生成用于力學(xué)分析的人體胸部、護甲及子彈的有限元模型。對該有限元模型進行動態(tài)模擬計算，研究在體外沖擊載荷作用下，應(yīng)力波在胸部組織器官中傳遞規(guī)律。獲得人體胸部各部分器官的位移形變和應(yīng)力-應(yīng)變等生物力學(xué)變化數(shù)據(jù)。并采用與人體軟組織器官材料力學(xué)屬性相似的非生物材料，進行射擊實驗，得到了隨時間變化的壓力曲線。通過對模擬數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了仿真分析數(shù)據(jù)的可靠性。為了解外載荷沖擊下應(yīng)力波在胸部的傳播機制，和損傷預(yù)測及防護設(shè)計提供理論計算和實驗依據(jù)。
[Abstract]:Impact injury is the physical damage to the tissues and internal organs of the human body under external force, which results in the loss of function. Even death. The greatest threat to soldiers on the battlefield is gunshot wounds. Although the use of bulletproof jackets can effectively prevent penetrating damage caused by bullets penetrating human tissues, But when a bullet hits a human body, there is still a considerable amount of energy passing through the vest to the body and causing damage, a phenomenon known as the backside effect, in order to better predict impact damage. It is necessary to explore the damage mechanism and protective measures. With the development of computer simulation, dynamic finite element method is applied in the field of human trauma and protection. It overcomes the limitation of relying on animal experiments to obtain data in the past. The stress response and deformation of various parts and organs of human body cavity can be obtained by simulation. Therefore, finite element method (FEM) has gradually become an important research tool in trauma mechanics research. Dynamic finite element simulation analysis is more suitable for the study of human biomechanics which can not be experimented with. From the point of view of computational mechanics, the study of human body impact damage and the interpretation of problems by mechanical theory have gradually become the main means of human biomechanics research. In this study, medical image data and reverse point cloud data were used to establish skin (including muscle tissue, rib, lung, heart) through medical 3D reconstruction and reverse point cloud processing. The geometric model of the liver and stomach. Based on the geometric model, the finite element mesh is made, the type and size of the element are set, and the human chest is generated for mechanical analysis. The finite element model of armor and bullet. The dynamic simulation calculation of the finite element model is carried out, and the effect of external impact load on the finite element model is studied. The stress wave is transmitted in the tissues and organs of the chest. The biomechanical data such as displacement deformation, stress-strain and other biomechanical changes of the organs of the human chest are obtained. The non-biomechanical materials similar to the mechanical properties of the soft tissue organs are used. In order to understand the propagation mechanism of stress wave in chest under external load shock, the pressure curve with time variation is obtained. The reliability of simulation analysis data is verified by comparing the simulated data with experimental data. And provide theoretical calculation and experimental basis for damage prediction and protection design.
【學(xué)位授予單位】：河南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318.01

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王宗彥,梁遠(yuǎn)蕾,張亞明;工業(yè)CT斷層數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)研究[J];測試技術(shù)學(xué)報;2003年02期

2 孫浩;劉開華;蘇育挺;;基于DICOM標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)學(xué)圖像通信模型[J];電子測量技術(shù);2004年01期

3 許新征;丁世飛;史忠植;賈偉寬;;圖像分割的新理論和新方法[J];電子學(xué)報;2010年S1期

4 周學(xué)良;阮景奎;吳曉宏;;逆向工程CAD建模技術(shù)應(yīng)用研究[J];湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2009年02期

5 李志新;黃曼慧;成思源;;逆向工程中的CAD建模技術(shù)及軟件系統(tǒng)[J];機床與液壓;2007年09期

6 王曉楠;;DICOM通信的設(shè)計和實現(xiàn)[J];計算機工程與應(yīng)用;2004年13期

7 黃艷華;孫文磊;姜宏;;基于逆向工程技術(shù)的人體骨骼模型重建技術(shù)研究[J];計算機應(yīng)用與軟件;2009年11期

8 楊軍;曾翠華;鄭榮霞;;PolyWorks在逆向工程點云數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J];CAD/CAM與制造業(yè)信息化;2008年11期

9 趙俊紅,瞿中;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的計數(shù)邏輯研究[J];計算機工程與設(shè)計;2005年02期

10 李曉寧;李綠洲;童彬;幸浩洋;;基于DICOM的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備接口設(shè)計與實現(xiàn)[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2007年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳渝斌;下頜骨火器傷有限元仿真及生物力學(xué)機制的初步研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李想;CT圖像的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2004年

2 劉輝;脛骨平臺骨折鋼板內(nèi)固定、植骨治療的三維有限元分析[D];第二軍醫(yī)大學(xué);2008年

3 張治綱;用于爆炸防護分析的人體胸部有限元模型研究[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2008年

本文編號：1505694