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六岁儿童头部的有限元建模及碰撞仿真分析
| 论文题名： | 六岁儿童头部的有限元建模及碰撞仿真分析 |
| 关键词： | 儿童头部;碰撞仿真;有限元模型;解剖结构;防护装置 |
| 摘要： | 近年来，颅脑损伤在儿童中经常发生。儿童的脑部正处于发育期，故对损伤较为敏感，即使从外表看伤情不重，但仍可能造成脑组织的损伤而影响智力的发展。因此，对于儿童头部的损伤问题越来越受到科学家的重视。本研究利用儿童头部CT扫描图像，借助图形处理和阈值分割，三维重建和有限元网格划分技术，建立一个具有详细解剖结构的6岁儿童头部的有限元模型。该模型通过尸体实验验证了其有效性。在相同的加载条件下，仿真分析得出的颅内压力分布趋势与尸体实验基本一致。在7900N的输入力下，仿真实验中撞击侧脑组织最大压力值出现在额叶区域为220.2Kpa，对撞侧脑组织最大压力值出现在小脑区域为-135.2Kpa。造成儿童与成人颅内压力不同的因素主要有两方面原因，一是儿童头部的颅骨的弹性模量较成人的值要小且存在骨缝，二是儿童颅骨的厚度要比成人的小。通过对比尸体实验数据，儿童与成人在受到相同的载荷下或相同HIC值下，儿童更容易损伤。 研究主要内容如下: 1)根据解剖学知识，分析了儿童与成人头部的主要区别;综述生物力学的一些基本概念以及头部遭到碰撞损伤的特点;综述了成人头部损伤准则和儿童损伤准则的发展; 2)基于CT扫描图片，通过阈值分割提取头部的相关结构，利用逆向工程软件和网格划分软件，构建六岁头部的三维有限元模型; 3)验证模型有效性，并讨论了影响儿童头部颅内压力的主要因素; 4)利用模型模拟了正面碰撞实验和侧面碰撞实验。 本研究，构建了一个具有详细解剖结构的6岁儿童头部有限元模型，为后续儿童头部颅内损伤的研究以及儿童防护装置的开发，具有十分重要的价值。 |
| 作者： | 李盼东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 阮世捷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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