基于多體動(dòng)力學(xué)和有限元方法的三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)人體膝關(guān)節(jié)沖擊損傷分析研究
本文選題:膝關(guān)節(jié) + 三級(jí)跳; 參考:《振動(dòng)與沖擊》2015年17期
【摘要】:為了研究三級(jí)跳訓(xùn)練、競(jìng)賽對(duì)運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)沖擊損傷影響程度,以1名健康男性運(yùn)動(dòng)員左膝關(guān)節(jié)為研究對(duì)象,利用膝部CT掃描和磁共振(MRI)相結(jié)合的方法,建立了包括股骨、脛骨、腓骨、髕骨以及膝部各主要軟骨、韌帶在內(nèi)完整的三維膝關(guān)節(jié)立體模型;采用多體動(dòng)力學(xué)(MDA)與有限元分析(FEA)相結(jié)合的方法,計(jì)算出三級(jí)跳起跑、跳躍、落地全過程運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)處沖擊狀態(tài)下的應(yīng)力、應(yīng)變及位移變化狀況。計(jì)算顯示:在三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)過程中,膝關(guān)節(jié)脛骨外側(cè)接觸區(qū)域受到的載荷,發(fā)生的位移最大,并隨著跳躍和落地的沖擊程度增強(qiáng)而變大。這加劇了脛骨部位的磨損程度,因而易誘使運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)發(fā)生骨損傷,計(jì)算結(jié)果與國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)相比較為一致。結(jié)果表明:借助有限元與多體動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法,能夠較好地研究三級(jí)跳訓(xùn)練和競(jìng)賽過程中人體膝關(guān)節(jié)的沖擊振動(dòng)行為,為膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)損傷開辟了一條新的研究方法,也為膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)損傷的防治提供了一定的參考依據(jù)。
[Abstract]:In order to study the effect of competition on impact injury of knee joint, a healthy male athlete with left knee joint was studied. The method of knee CT scan and magnetic resonance imaging (MRI) was used to establish the method including femur.A three-dimensional three-dimensional model of the tibia, fibula, patella and major cartilage and ligaments of the knee was established, and the method of MDAand finite element analysis (FEAEA) was used to calculate the three-stage jump and take off.Changes of stress, strain and displacement in the impact state of the knee joint of the athlete during the whole landing process.The calculation shows that the displacement of the lateral contact area of the knee joint is the largest during the three-stage jump movement, and the displacement increases with the increase of the impact degree of the jump and landing.As a result, the tibia wear degree is aggravated and the knee joint bone injury is easily induced. The results are consistent with the foreign literatures.The results show that the finite element method combined with multi-body dynamics can be used to study the shock and vibration behavior of human knee joint in the course of three-stage jump training and competition, which opens up a new research method for knee joint motion injury.It also provides a certain reference for the prevention and treatment of knee joint motion injury.
【作者單位】: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)體育系;安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系;美國(guó)紐約州立大學(xué)生物工程系;
【基金】:教育部第46批留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目 國(guó)家留學(xué)基金資助 教育部科學(xué)研究項(xiàng)目(12yjazh075)
【分類號(hào)】:R873
【參考文獻(xiàn)】
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1 郝智秀;冷慧杰;曲傳詠;萬超;;骨與膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)行為研究[J];固體力學(xué)學(xué)報(bào);2010年06期
2 趙文凱;李慶華;鞏磊;;對(duì)三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷的調(diào)查及原因分析[J];貴州體育科技;2008年01期
3 宋德海;;對(duì)我國(guó)優(yōu)秀跳遠(yuǎn)、三級(jí)跳運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)損傷流行病學(xué)調(diào)查與分析[J];四川體育科學(xué);2011年02期
4 倪虹;甄永乾;汪延成;梅德慶;陳子辰;;蝗蟲起跳運(yùn)動(dòng)分析及仿生機(jī)構(gòu)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2014年02期
【共引文獻(xiàn)】
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1 Chao Wan;Zhixiu Hao;Shizhu Wen;;A REVIEW ON RESEARCH ON DEVELOPMENT OF LIGAMENT CONSTITUTIVE RELATIONS ON MACRO, MESO, AND MICRO LEVELS[J];Acta Mechanica Solida Sinica;2013年04期
2 HUANG Wei-hua;HUANG Ping;LI Zheng-dong;ZOU Dong-hua;SHAO Yu;WANG Hui-jun;CHEN Yi-jiu;;3D Finite Element Model of Human Knee Injuries in the Traffic Accident[J];法醫(yī)學(xué)雜志;2014年01期
3 Bhaskar Kumar MADETI;Srinivasa Rao CHALAMALASETTI;S.K.Sundara siva rao BOLLA PRAGADA;;Biomechanics of knee joint——A review[J];Frontiers of Mechanical Engineering;2015年02期
4 邊永紅;祝珊珊;;對(duì)青少年三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷狀況的分析[J];內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年03期
5 彭溡僑;張占磊;鐘世鎮(zhèn);白波;;基于運(yùn)動(dòng)力學(xué)特征的膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)重建分析[J];航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程;2014年03期
6 宋愛晶;廖慶豐;李曉芳;鄧林紅;;一種用于膝關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究的屈曲運(yùn)動(dòng)加載系統(tǒng)[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2012年04期
7 陳小龍;;淺析青少年男子三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷[J];商;2014年35期
8 張秋月;張春秋;葛洪玉;孟迪;;膝關(guān)節(jié)三維有限元模型的建立及分析[J];天津理工大學(xué)學(xué)報(bào);2015年03期
9 孫志新;張健;王厚雷;;中學(xué)生三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員常見運(yùn)動(dòng)損傷的調(diào)查與預(yù)防[J];四川體育科學(xué);2015年04期
10 谷金鳳;;萊蕪市五所高中跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷現(xiàn)狀調(diào)查及分析[J];文體用品與科技;2013年10期
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1 楊川;張麗寧;;唐山市中學(xué)生三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員常見損傷的調(diào)查及分析[A];中國(guó)體育科學(xué)學(xué)會(huì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練學(xué)分會(huì)第六屆全國(guó)田徑運(yùn)動(dòng)發(fā)展研究成果交流會(huì)論文集[C];2013年
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1 陳凱寧;基于三維有限元方法探索ACL斷裂后脛股關(guān)節(jié)軌跡異常對(duì)半月板和軟骨應(yīng)力分布的影響[D];第三軍醫(yī)大學(xué);2013年
2 金英利;針刀對(duì)KOA兔韌帶力學(xué)改變及韌帶膠原相關(guān)因子基因蛋白表達(dá)的影響研究[D];北京中醫(yī)藥大學(xué);2014年
3 韓樹洋;人體關(guān)節(jié)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)及仿真研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2014年
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1 張述卿;軟骨缺損修復(fù)的有限元模擬及滾壓裝置的設(shè)計(jì)[D];天津理工大學(xué);2011年
2 郜軍霞;培養(yǎng)物袋裝滾動(dòng)加載的生物反應(yīng)器研制及有限元仿真[D];天津理工大學(xué);2012年
3 徐明峰;整體免荷型膝關(guān)節(jié)矯形器設(shè)計(jì)[D];上海交通大學(xué);2013年
4 孫文博;宮廷理筋術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及九步八分法治療膝骨性關(guān)節(jié)炎臨床療效觀察[D];北京中醫(yī)藥大學(xué);2013年
5 張軍文;基于Mimics人體膝關(guān)節(jié)有限元模型的研究[D];北京化工大學(xué);2013年
6 仝路;股骨內(nèi)髁虛擬軟骨缺損對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨、半月板應(yīng)力的影響[D];昆明醫(yī)科大學(xué);2013年
7 謝強(qiáng);PCL斷裂對(duì)MCL、LCL及ACL生物力學(xué)影響的三維有限元分析[D];中南大學(xué);2013年
8 劉彭飛;后交叉韌帶斷裂對(duì)半月板生物力學(xué)影響的三維有限元分析[D];中南大學(xué);2013年
9 胡政;后交叉韌帶缺失對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨應(yīng)力分布影響的三維有限元分析[D];中南大學(xué);2013年
10 黃偉華;人體膝關(guān)節(jié)有限元建模及損傷生物力學(xué)探索性研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2014年
【二級(jí)參考文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前10條
1 劉仁盛;對(duì)我國(guó)少年男子三級(jí)跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷的調(diào)查[J];北京體育大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期
2 姚磊;;我國(guó)優(yōu)秀田徑運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)損傷流行病學(xué)調(diào)查與分析[J];北京體育大學(xué)學(xué)報(bào);2007年03期
3 陳真,姚鴻恩,李宗珊,王璽,劉建軍;北京市青少年田徑運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)損傷患病率調(diào)查[J];首都體育學(xué)院學(xué)報(bào);2002年02期
4 楊繪宇;王石剛;梁慶華;鄧奇;;仿蝗蟲跳躍機(jī)器人起跳過程運(yùn)動(dòng)學(xué)建模及分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2010年04期
5 陳殿生;鄭萬軍;黃宇;沈奇;王田苗;;彈跳機(jī)器人翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年01期
6 郝智秀;金德聞;張濟(jì)川;張宇;孫明學(xué);;含半月板的活體股脛關(guān)節(jié)接觸特性有限元分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期
7 郝智秀;金德聞;張宇;彭江;;步態(tài)變化對(duì)人體膝關(guān)節(jié)接觸生物力學(xué)特性的影響[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年05期
8 汪田福;郝智秀;高相飛;;前交叉韌帶生物力學(xué)特性及其損傷對(duì)膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的影響[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年07期
9 王西十,白瑞蒲;股骨,
本文編號(hào):1747885
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