摘要：背景:基于自编写的Matlab程序实现了对兔股骨图像边缘的识别。但鉴于模型的复杂性,在UG三维软件中建立股骨实体模型后导入ANSYS软件中,能否构建相应的结构模型?目的:构建兔股骨三维生物力学模型的方法。设计:随机对照观察。单位:北京理工大学生物力学实验室。材料:实验用1只雌性新西兰大白兔,兔龄1年,体质量2.6kg,。实验用ACTIS400/225型工业CT扫描机为美国BIR公司生产。方法:实验于2005-07/12在北京理工大学生物力学实验室完成。①股骨影像轮廓提取:实验兔麻醉后处死,分离股骨。将工业CT扫描图像转换成*.bmp格式的图像文件,应用Photo shop图像处理软件,对原始图像进行对比度调整、平滑去噪等必要处理,以增强图像的可辨性和可分析性。再用磁性套索工具勾勒各层图像的内、外边界线,得到各层面股骨内、外轮廓曲线,采用CT扫描机对兔股骨进行扫描,自股骨头上端起,由近端向远端垂直于股骨纵轴行CT扫描,层间距为1mm。小转子下方第43层至股骨中段53层,由于形状比较规则,扫描层间距为2mm。共扫描87层,长度为9.9cm,输入计算机后经处理得到边界轮廓线,再通过自编程序,获取建模时所用的轮廓线坐标,将坐标数据输入建模软件,建立三维实体模型。②股骨有限元模型的建立:将UG中导出的*.IGES文件,导入至ANSYS软件,自动生成股骨实体模型,利用ANSYS软件布尔操作中的减操作,得到有空腔的实体模型。主要观察指标:兔股骨结构模型建立情况。结果:①利用UG三维造型软件,读取第1层轮廓数据*.dat文件,形成由多个数据点连接的自由曲线,依次读取第2层、第3层、第4层至第87层,形成兔股骨内、外轮廓的堆叠图。②采用自由网格划分法,应用ANSYS程序自动划分网格,生成有限元网格。网格划分后得到42221个节点及27768个单元。结论:实验模型真实模拟了兔股骨的解剖学形态。建立的三维生物力学模型为下一步通过有限元法确定振动对骨丢失影响的最佳参数奠定了实验学基础。

摘要：为了深入分析汽车碰撞中乘员颈部动力学响应和损伤机理,基于完整颈部解剖学结构建立了中国50百分位成年男性高仿生精度的全颈椎生物力学模型,模型由椎骨(密质骨和松质骨)和椎间盘(纤维环、髓核和软骨终板)、韧带、小关节以及肌肉等软组织构成。对比分析模型仿真结果与国外志愿者低速后碰撞试验和4名中国成年男性志愿者20km/h急制动试验,发现人体测量学参数对头颈部响应有较大影响,模型能较好地预测中国50百分位成年男性生物力学响应,可用于汽车安全性设计和颈部防护措施的研究。

摘要：利用神经网络的非线性映射能力,通过控制生物力学人体模型学习不同身材、性别乘员的乘坐及操纵舒适性,可自动提取蕴含在其中的最佳舒适位置关系,从而使驾驶员的操纵方便性、乘坐舒适性等更加准确地实现。由神经网络控制的生物力学人体模型的应用,极大提高了汽车内部布置的准确性和概念设计的可验性。

摘要：目的探究汽车追尾碰撞事故中,座椅头枕高度对乘员头颈部的运动学和生物力学响应的影响。方法应用中国体征第50百分位男性头颈部生物力学模型和某款汽车头枕有限元模型,设置不同头枕高度的13组汽车追尾碰撞仿真试验,分析头部损伤指标HIC15、脑组织von Mises应力、颈部伤害指标Nkm和颈椎von Mises应力,并分别与头枕高度进行二维非线性拟合得到预测模型。结果全部头颈部损伤参数变化趋势一致,均为随头枕高度的升高先减小后增加,损伤参数最低值出现在头枕最高点与乘员头部最高点差值0~10 mm区间内。在头枕最高点低于乘员头部最高点30 mm以上时,乘员颈椎C1损伤风险最大,头枕最高点低于乘员头部最高点距离小于30 mm以及高于乘员头部最高点时,乘员颈椎C7损伤风险最大。结论汽车座椅头枕设计及乘员实际乘车时,应尽量使得头枕最高点与乘员头部最高点接近以降低乘员在汽车追尾碰撞中头颈部损伤风险。本研究量化评估了汽车座椅头枕高度对乘员头颈部的运动学和生物力学影响,为汽车追尾碰撞中乘员损伤机理研究和座椅头枕安全防护设计提供理论依据和数据支撑。