基于無單元伽遼金法的人體骨骼生物力學仿真研究.pdf

1、生物力學是一門應用力學與生物學交叉的學科。它的研究對象不僅涉及到醫(yī)學、體育運動方面，而且已經深入到了交通、宇航、軍事等領域。傳統(tǒng)的生物力學常用的研究方法主要有臨床研究、志愿者實驗、人尸體實驗、假人實驗、動物實驗、數值模擬等。其中數值模擬以其成本低、可操作性強、安全性好等優(yōu)點越來越被廣泛的采用。由于生物力學領域涉及的問題往往具有模型復雜、形變量大、載荷速度快、應變率高等特點，常用的有限元方法在進行數值仿真時，往往會面臨前處理建模困難、計算

2、時網格畸變等問題。無網格法以其前后處理簡單、只需要節(jié)點信息、無網格依賴性等特點，便于復雜模型的建立、離散和分析，特別適合用來處理外形復雜的生物力學模型。為了將無單元伽遼會法法應用到人體骨骼沖擊問題研究中，本論文研究做了如下幾方面工作：
　　 首先，系統(tǒng)的介紹了人體生物力學的研究方向和方法。通過對現有人體骨骼建模方法的研究對比，得到了適合人體骨骼沖擊問題模型的建模方法。該建模方法具有應用范圍廣、精度高、建模方便等優(yōu)點，并以此建模方

3、法建立了人體股骨和顱骨生物力學模型。
　　 其次，研究探討了無單元伽遼金法基本理論和其中的幾個關鍵問題，即：權函數的選取原則、影響域半徑的確定方法、積分方案的選擇以及邊界條件的處理。為本論文研究奠定了理論基礎。并用泰勒桿沖擊實驗對EFG法的幾個關鍵參數進行分析，得到了適合本次研究的關鍵參數。
　　 最后，利用無單元伽遼金法對人體股骨和顱骨的生物力學沖擊問題進行了數值模擬，分析探討了沖擊過程中應力峰值的大小、應力集中常發(fā)部