原地跳跃的动力学问题

本文建立人体的四刚体模型,分析原地跳跃运动。将各关节角取作广义坐标,其中膝关节角作为控制变量,其变化规律根据实际跳跃过程的摄影记录确定。利用动力学方程确定其它关节角及蹬地力的变化规律,并计算离地时刻及相应的腾空高度。根据实际人体参数的数值计算结果可以解释原地跳跃运动的腾空高度与肌肉最大收缩力、爆发动及人体参数之间的关系。     

股骨三维有限元模型的建模方法

有限元分析被广泛地应用于骨科生物力学领域,其为更好的解决骨科生物力学问题,改进医疗产品设计和治疗效果提供了依据.尽管目前有关股骨生物力学的有限元研究有很多,但由于人体自身股骨受力情况复杂且骨组织材料属性影响因素众多,因此,国内外学者在有限分析模型的建模及相关问题的处理上存在很多差异,这会对计算结果的可靠性产生一定影响.根据有限元建模的4个步骤,从4个方面对目前股骨三维有限元模型建模方法和边界条件处理的研究现状进行综述,综述结果对股骨的三维有限元分析具有一定的指导意义.     

基于超弹性模型的牙周膜力学行为数值模拟

为了准确预测牙周膜的力学行为,采用指数超弹性模型对牙周膜剪切实验及临床口腔正畸进行模拟分析,基于连续介质力学理论推导了模型的本构方程和弹性张量,开发了模型的ABAQUS UMAT子程序,并通过指数超弹性模型的本构方程与4组剪切实验数据的拟合获得模型参数.拟合结果表明,指数超弹性模型能够准确描述牙周膜的非线性力学行为.同时,通过有限元分析所获计算结果分别与4组牙周膜剪切实验结果的对比,验证了所开发的牙周膜指数超弹性模型UMAT子程序的正确性.经临床口腔正畸模拟结果显示,在正畸载荷作用下,牙周膜的应力主要集中在牙颈和根尖处.     

运动空气动力学

运动空气动力学由空气动力科学和人体的各种运动组成,比如人体在气动力影响下的生物力学。它还包括在各项运动中使用的各种辅助工具。空气动力的影响通常把靠人体力量或作用于人体的重力克服的阻力变到最小。比如在足球或者跳高滑雪运动中,升力就起到了至关重要的作用。又比如在自行车比赛中,     

个体化骨肌多体动力学和有限元联合建模的肩胛骨锁定板生物力学评估方法

为解决难以在体内生理载荷条件下评估植入物力学性能的问题,建立了个体化骨肌多体动力学联合有限元建模方法,在个体抬高运动体内载荷状况下调查肩胛骨骨折板的设计和生物力学性能。以一例个体的相关数据为材料,基于骨肌多体动力学软件Anybody和有限元软件Abaqus,建立与个体上肢相对应的骨肌多体动力学模型和肩胛骨骨折固定有限元模型,模拟右臂外展90°和前屈45°运动;采用骨肌多体动力学方法,预测个体体内所有的肌肉力和关节力,然后将预测的肌肉力和关节力加载至肩胛骨骨折固定有限元模型,调查新设计骨折板的生物力学性能,并与传统重建板进行了对比。结果表明:在右臂外展和前屈运动中,最大盂肱关节接触力分别为428 N和379 N;2.6 mm厚度新设计骨折板的最大范氏应力分别为118 MPa和113 MPa,均小于3 mm厚度重建板的最大范氏应力128 MPa和142 MPa。与传统的植入物失效评估方法相比,个体化联合建模方法增加考虑了个体的解剖差异和体内生理载荷状况,允许在个体日常活动体内载荷下调查植入物的生物力学性能,可为假体设计、医生手术和术后康复提供理论指导。     

前交叉韧带重建术后运动生物力学特征

回顾了前交叉韧带重建术(ACLR)后患者膝关节运动学、动力学改变与功能表现,发现ACLR后患者运动生物力学特征改变主要发生在矢状面,只有在合并其他严重损伤时才会出现冠状面与横断面运动学与动力学改变.ACLR后患者还会存在本体感觉与神经肌肉控制改变,提示ACLR后患者康复过程中除了常规康复外,还要额外注重其本体感觉与神经...     

犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析

随机挑选200名实验对象,记录他们的基本信息、关节角度和滑行速度,对其中181个有效数据进行分析.根据1名志愿者的MR,CT数据建立了膝关节140°软骨与骨的三维模型.根据运动学分析结果和膝关节解剖学结构定义载荷及约束,在Abaqus 6.14中得出转弯膝软骨应力集中出现的位置.研究结果表明:体重过大、速度过快时应适当增大转弯半径以减少向心力对膝关节软骨施加的应力;犁式转弯的过弯速度应控制在3 m/s之内.     

ePTFE人工血管管壁结构及其体外性能的试验研究

对国内外两组膨体聚四氟乙烯(ePTFE)人工血管从管壁结构、理化性能和生物力学性能进行对比研究.通过试验研究两组人造血管管壁的宏观及微观结构、表面润湿性、结晶度和融熔温度、周/轴向拉伸、顶破拉伸以及手术线固位强力,对比两组样品的性能差异,并分析了导致差异的可能原因,讨论了管壁结构、理化性能与力学特性之间的关系.研究结果表明,国产和进口ePTFE人工血管试样均为双层结构,两者都有良好的疏水性表面和抗水渗透性.但进口试样具有更加规整均匀的节点和纤维形态结构,有利于人工血管的生物耐久性.     

上颌中切牙桩核冠修复体的三维有限元仿真分析

分别就不存在牙槽骨吸收和存在牙槽骨吸收的情况下,以牙冠、牙核所用材料已经确定为前提,探讨了桩的弹性模量与剩余牙根内部最大主应力峰值之间的关系.分析表明,在不存在牙槽骨吸收的情况下,使用较高弹性模量材料制成的核和桩,都能够降低牙根内部的最大主应力峰值;在存在牙槽骨吸收的情况下,牙根内部的最大主应力峰值大于不存在牙槽骨吸收的情况,这时牙桩所用材料的力学性能对剩余牙根的影响更为显著.     

上颌中切牙修复体力学行为的有限元仿真分析

对上颌中切牙核桩冠修复体进行三维有限元仿真分析,分别就不存在牙槽骨吸收和存在牙槽骨吸收的情况下,以牙冠、牙核所用材料已经确定为前提,探讨了桩的弹性模量与剩余牙根内部最大主应力峰值之间的关系.结果表明,在不存在牙槽骨吸收的情况下,使用较高弹性模量材料制成的核和桩,都能够降低牙根内部的最大主应力峰值;在存在牙槽骨吸收的情况下,牙根内部的最大主应力峰值大于不存在牙槽骨吸收,这时牙桩所用材料的力学性能对剩余牙根的影响更为显著.