目的運(yùn)用工程力學(xué)軟件Hypermesh與LS-DYNA對(duì)股骨有限元模型進(jìn)行斷裂力學(xué)分析,仿真股骨干中上1/3骨折的移位情況并與真實(shí)的進(jìn)行對(duì)照。方法選取1例股骨干中上1/3骨折患者的健側(cè)股骨影像學(xué)CT資料導(dǎo)入Mimics軟件,通過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)、編輯籠罩、光滑包裹重建股骨健側(cè)的三維有限元模型,將股骨模型在Hypermesh中進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分、定義材料屬性、設(shè)定邊界條件,加載受力曲線與作用點(diǎn)等前處理,生成的K文件導(dǎo)入求解器LS-DYNA中運(yùn)算。結(jié)果股骨干骨折且骨折近端呈屈曲、外展、外旋移位,骨折遠(yuǎn)端向內(nèi)側(cè)移位呈現(xiàn)短縮畸形,且節(jié)點(diǎn)位移圖中可見(jiàn)斷端隨著外旋、內(nèi)收肌的不斷牽拉,位移呈線性增加,X軸正向?yàn)楣钦劢擞邢拊?jié)點(diǎn)位移,X軸負(fù)向?yàn)楣钦圻h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)位移,可以看出骨折遠(yuǎn)端較骨折近端位移大;同時(shí),在Von Mises云圖上股骨頸以及股骨轉(zhuǎn)子間周?chē)霈F(xiàn)應(yīng)力集中,與臨床上股骨干骨折合并股骨轉(zhuǎn)子間或股骨頸骨折高度一致。結(jié)論基于Hypermesh/LS-DYNA的斷裂力學(xué)分析原理可以很好地應(yīng)用在創(chuàng)傷骨科領(lǐng)域。 

【文章來(lái)源】：廣東醫(yī)學(xué). 2017,38(16)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

股骨干中上1/3骨折的移位

2結(jié)果2．1動(dòng)態(tài)斷裂過(guò)程顯示結(jié)果股骨干骨折近端呈屈曲、外展、外旋移位，骨折遠(yuǎn)端向內(nèi)側(cè)移位呈現(xiàn)短縮畸形，與患者股骨正側(cè)位片對(duì)比具有高度仿真性，見(jiàn)圖1。A:正面視圖;B:背面視圖圖1股骨干中上1/3骨折的移位2．2VonMises云圖顯示結(jié)果股骨頸以及股骨轉(zhuǎn)子間周?chē)t色云圖表示應(yīng)力集中，可以很好地解釋股骨干骨折合并股骨頸或者股骨轉(zhuǎn)子間骨折的可能。見(jiàn)圖2。云圖上的顏色由藍(lán)到紅表示應(yīng)力越集中圖2VonMises云圖2．3節(jié)點(diǎn)位移圖斷端隨著外旋、內(nèi)收肌的不斷牽拉，位移呈線性增加，X軸正向?yàn)楣钦劢擞邢拊?jié)點(diǎn)位移，X軸負(fù)向?yàn)楣钦圻h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)位移，可以看出骨折遠(yuǎn)端較骨折近端位移大，見(jiàn)圖3。3討論斷裂力學(xué)是工程力學(xué)的新興學(xué)科，它的出現(xiàn)拋棄了物體的連續(xù)性假設(shè)，而從物體中含有裂紋出發(fā)，以彈性力學(xué)和塑性力學(xué)為理論基礎(chǔ)，確定含裂紋體的應(yīng)力嘗位移場(chǎng)分布，據(jù)此找出決定位移拓展的物理量即失效準(zhǔn)則，更加貼近物體材料的動(dòng)態(tài)失衡［8］。在工程學(xué)得到廣泛的運(yùn)用，主要集中在材料圖3斷端節(jié)點(diǎn)在X軸方向上的位移選擇、斷裂事故的分析、抗斷裂安全分析等損傷－斷裂領(lǐng)域［9－11］。斷裂行為是指某種材料遇到失效準(zhǔn)則后發(fā)生的斷裂事件。在工程力學(xué)中常用有限元分析計(jì)算裂紋是否擴(kuò)展、擴(kuò)展速率、是否斷裂、何時(shí)斷裂等問(wèn)題，從而量化材料的損傷參數(shù)［12］。Hypermesh作為具有強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格前處理和后處理功能的軟件，其劃分網(wǎng)格速度快、適應(yīng)性好，處理數(shù)據(jù)得心應(yīng)手［13］，可大大提高運(yùn)算效率。LS－DYNA軟件是世界上最著名的通用顯式動(dòng)力分析程序，能夠模擬真實(shí)世界的各種復(fù)雜問(wèn)題，特別適合求解各種非線性結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力沖擊問(wèn)題。目前LS－DYNA軟件在汽車(chē)碰撞、動(dòng)力分析、跌落試驗(yàn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛［14－16］

位，骨折遠(yuǎn)端向內(nèi)側(cè)移位呈現(xiàn)短縮畸形，與患者股骨正側(cè)位片對(duì)比具有高度仿真性，見(jiàn)圖1。A:正面視圖;B:背面視圖圖1股骨干中上1/3骨折的移位2．2VonMises云圖顯示結(jié)果股骨頸以及股骨轉(zhuǎn)子間周?chē)t色云圖表示應(yīng)力集中，可以很好地解釋股骨干骨折合并股骨頸或者股骨轉(zhuǎn)子間骨折的可能。見(jiàn)圖2。云圖上的顏色由藍(lán)到紅表示應(yīng)力越集中圖2VonMises云圖2．3節(jié)點(diǎn)位移圖斷端隨著外旋、內(nèi)收肌的不斷牽拉，位移呈線性增加，X軸正向?yàn)楣钦劢擞邢拊?jié)點(diǎn)位移，X軸負(fù)向?yàn)楣钦圻h(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)位移，可以看出骨折遠(yuǎn)端較骨折近端位移大，見(jiàn)圖3。3討論斷裂力學(xué)是工程力學(xué)的新興學(xué)科，它的出現(xiàn)拋棄了物體的連續(xù)性假設(shè)，而從物體中含有裂紋出發(fā)，以彈性力學(xué)和塑性力學(xué)為理論基礎(chǔ)，確定含裂紋體的應(yīng)力嘗位移場(chǎng)分布，據(jù)此找出決定位移拓展的物理量即失效準(zhǔn)則，更加貼近物體材料的動(dòng)態(tài)失衡［8］。在工程學(xué)得到廣泛的運(yùn)用，主要集中在材料圖3斷端節(jié)點(diǎn)在X軸方向上的位移選擇、斷裂事故的分析、抗斷裂安全分析等損傷－斷裂領(lǐng)域［9－11］。斷裂行為是指某種材料遇到失效準(zhǔn)則后發(fā)生的斷裂事件。在工程力學(xué)中常用有限元分析計(jì)算裂紋是否擴(kuò)展、擴(kuò)展速率、是否斷裂、何時(shí)斷裂等問(wèn)題，從而量化材料的損傷參數(shù)［12］。Hypermesh作為具有強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格前處理和后處理功能的軟件，其劃分網(wǎng)格速度快、適應(yīng)性好，處理數(shù)據(jù)得心應(yīng)手［13］，可大大提高運(yùn)算效率。LS－DYNA軟件是世界上最著名的通用顯式動(dòng)力分析程序，能夠模擬真實(shí)世界的各種復(fù)雜問(wèn)題，特別適合求解各種非線性結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力沖擊問(wèn)題。目前LS－DYNA軟件在汽車(chē)碰撞、動(dòng)力分析、跌落試驗(yàn)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛［14－16］。股骨干骨折作為一種碰撞暴力的斷裂力學(xué)行為，運(yùn)用強(qiáng)大的Hypermesh

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于LS-DYNA模擬老年股骨頸骨折的有限元分析[J]. 李鵬飛,杜根發(fā),林梓凌,龐智暉,樊粵光,何祥鑫,孫文濤,陳錦倫.  中國(guó)組織工程研究. 2016(44)
[2]能夠模擬頸部肌肉主動(dòng)力的混合假人模型[J]. 李凡,胡偉,粟思橙,曹迎春.  汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]基于本構(gòu)模型參數(shù)的肌肉主動(dòng)力響應(yīng)有限元分析[J]. 李凡,粟思橙,胡偉,黃晶,楊濟(jì)匡.  湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(10)
[4]股骨有限元建模及相應(yīng)的生物力學(xué)分析[J]. 胡慧婷,李新宇,陳維毅,高志鵬.  中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(05)
[5]采用體繪制方法建立人股骨三維有限元模型及其應(yīng)力分析[J]. 鐘務(wù)學(xué),張銀網(wǎng),朱海波,陳云,徐靈軍,張浩,朱建民.  中國(guó)組織工程研究. 2012(17)
[6]應(yīng)用Mimics和HyperMesh軟件建立人體下頜骨三維有限元模型[J]. 蘇忠平,何黎升,白石柱,商洪濤,毛贏,耿謙.  實(shí)用口腔醫(yī)學(xué)雜志. 2012(02)
[7]髖保護(hù)器防護(hù)髖部骨折的有限元建模與分析[J]. 董謝平,張琳琳,何劍穎,周立義,王冬梅,吳小輝,王錦程.  中國(guó)矯形外科雜志. 2011(18)
[8]基于損傷-斷裂力學(xué)理論的起重機(jī)疲勞壽命估算方法[J]. 范小寧,徐格寧,楊瑞剛.  中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]基于ANSYS/LS-DYNA的有限元?jiǎng)恿Ψ治鰬?yīng)用[J]. 楊超,杜來(lái)林.  機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新. 2011(01)
[10]汽車(chē)-行人碰撞中人體下肢骨折的有限元分析[J]. 韓勇,楊濟(jì)匡,李凡,劉凱揚(yáng).  吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2011(01)

碩士論文
[1]斷裂力學(xué)在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用研究[D]. 薛付霞.重慶交通大學(xué) 2014
[2]基于人體生物力學(xué)的下肢肌力衰退老年人步態(tài)及肌肉特性研究[D]. 閆相群.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[3]股骨材料屬性有限元模擬及生物力學(xué)分析[D]. 楊海勝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3573640