本文關(guān)鍵詞：顱腦沖擊損傷力學(xué)響應(yīng)分析

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟水平的逐年提高,汽車的保有量也在持續(xù)增長,但隨之頻繁發(fā)生的交通事故卻也在威脅著我們的生命安全。在大量發(fā)生的交通事故中,顱腦損傷是危害最為嚴重的傷害類型,這使得顱腦損傷研究成為了科研熱點之一。但目前顱腦生物力學(xué)的研究重點主要集中在對行人頭部的直接撞擊損傷方面,而對于汽車碰撞時對駕駛員顱腦造成的加速度沖擊損傷的研究較少。在很多交通事故中,雖然并未發(fā)生過行人或駕駛員的頭部直接撞擊造成的傷害,但在汽車碰撞的一瞬間所產(chǎn)生的巨大加速度給駕駛員帶來的傷害不容忽視。因此,展開這一方面的研究也有著十分重要的現(xiàn)實意義。 人體顱腦結(jié)構(gòu)具有極為復(fù)雜的解剖學(xué)結(jié)構(gòu),因而本文提取健康成年男子的頭部CT掃描圖像,通過逆向工程(即從實物反向得到數(shù)字模型的模型處理技術(shù))處理方式進行處理,從而保留了顱腦結(jié)構(gòu)的細節(jié),得到了足夠精確的顱腦、顱骨、下顎骨、脊椎骨、以及肌肉等部分的原始幾何模型。整個有限元模型由32萬網(wǎng)格、8萬3千個節(jié)點構(gòu)成,模型質(zhì)量為6kg,而模型各部分材料特性均來自國內(nèi)外權(quán)威文獻。利用ABAQUS進行非線性分析,采用大規(guī)模有限元計算技術(shù),研究了在汽車碰撞事故中加速度沖擊作用下的顱腦力學(xué)響應(yīng),進而預(yù)測了在幾種典型沖擊載荷下的顱腦損傷位置以及損傷程度。 本文首先計算了簡單載荷下橫、縱、豎向三個方向的加速度沖擊對顱腦造成的損傷情況。研究表明,在顱腦受到橫向沖擊時,可能對視覺、聽覺和平衡造成破壞,甚至影響記憶,出現(xiàn)語言障礙等；而縱向沖擊作用下,對人的嗅覺和視覺會造成影響,很可能出現(xiàn)灰視、黑視甚至意識喪失；豎向沖擊下,則更容易對人體的小腦造成損傷,影響平衡和協(xié)調(diào)能力。隨后,用五種不同強度的沖擊載荷在縱向沖擊上進行計算,對損傷位置以及損傷程度進行分析。 通過計算研究預(yù)測了在幾種典型載荷下的顱腦損傷位置以及損傷程度,這對顱腦沖擊損傷的預(yù)防與臨床救治有著積極的意義。
【關(guān)鍵詞】：顱腦 沖擊損傷 汽車碰撞 生物力學(xué)模擬 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R651.15;R318.01
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 研究意義及研究目的8-9
• 1.2 主要研究方法9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究進展10-11
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容11-12
• 2 顱腦解剖學(xué)結(jié)構(gòu)及損傷機理12-24
• 2.1 顱腦主要結(jié)構(gòu)12-20
• 2.1.1 頭皮12-13
• 2.1.2 顱骨13-18
• 2.1.3 腦膜18-19
• 2.1.4 腦組織19-20
• 2.2 其他組織結(jié)構(gòu)20-21
• 2.3 常見的腦損傷及損傷機理21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 3 顱腦結(jié)構(gòu)的三維有限元模型建立24-36
• 3.1 分析方法簡介24-25
• 3.2 CT圖像掃描及MIMICS模型提取25-28
• 3.2.1 CT圖像獲取25-26
• 3.2.2 MIMICS模型獲取26-28
• 3.3 逆向工程技術(shù)及Geomagic Studio的模型處理28-33
• 3.3.1 逆向工程概述28
• 3.3.2 Geomagic Studio逆向建模特點28-29
• 3.3.3 Geomagic Studio模型處理29-33
• 3.4 HyperMesh網(wǎng)格劃分33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 加速度沖擊下的腦組織響應(yīng)計算36-52
• 4.1 分析軟件介紹36
• 4.2 計算荷載36-38
• 4.3 簡單沖擊荷載下的計算分析38-46
• 4.3.1 計算載荷38-39
• 4.3.2 模型在ABAQUS中的相關(guān)定義39-40
• 4.3.4 縱向沖擊計算結(jié)果及分析40-44
• 4.3.5 橫向沖擊計算結(jié)果及分析44-45
• 4.3.6 鉛直向沖擊計算結(jié)果及分析45-46
• 4.4 仿真沖擊載荷下的計算46-48
• 4.5 補充計算48-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 5 結(jié)論及展望52-54
• 5.1 結(jié)論52
• 5.2 展望52-54
• 參考文獻54-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況57-58
• 致謝58-59

【參考文獻】

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本文編號：947162