基于肌肉主动力的颈部有限元建模研究.pdf

文档介绍：学校代号：10532
学 号：S11021135
密 级：公开



湖南大学硕士学位论文

基于肌肉主动力的颈部有限元
建模研究



学位申请人姓名： 粟思橙
导师姓名及职称： 李凡 助理教授 杨济匡 教授
培 养 单 位： 机械与运载工程学院
专 业 名 称： 机械工程
论文提交日期： 2014 年 5 月 9 日
论文答辩日期： 2014 年 5 月 17 日
答辩委员会主席： 龚金科 教授
Finite Element Modeling of Human Neck with Muscle Activation


by
SU Sicheng
. (Chongqing University) 2011
A thesis submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Master of Engineering
in
Mechanical Engineering
in the
Graduate School
of
Hunan University

Supervisor
Assistant Professor LI Fan & Professor YANG Jikuang
May, 2014
基于肌肉主动力的颈部有限元建模研究

摘 要
头颈损伤是交通事故中的常见损伤。随着车辆安全性能的改善，乘员头颈严
重损伤的风险呈下降趋势，轻微事故中的颈部损伤却逐渐流行并造成了严重的社
会问题，所以有必要研究事故中的头颈损伤。损伤生物力学的研究方法包括实验
与数值研究。实验研究能为人们提供最真实的动力学响应与损伤过程，然而人体
实验受到伦理的限制，所能提取的信息有限。数值研究能有效地弥补该缺陷。具
有良好生物逼真度的头颈数值模型，能深化对头颈动力学响应的认识。建立具有
详细几何结构与精确材料定义的头颈模型对头颈损伤研究具有重要的意义。
本文目的在于建立具有真实几何轮廓以及肌肉主动响应的人体颈部肌肉有限
元模型，并匹配至已有的头颈基础模型，在前碰撞条件下验证其有效性。
本文首先研究了骨骼肌的力学性能，通过有限元重建骨骼肌拉伸实验确定了
骨骼肌的有限元模拟方法、材料模型以及模型参数；讨论了骨骼肌有限元模型的
准确性与稳定性问题。然后基于 50 百分位成年男性志愿者颈部的核磁