人體頭頸部模型肌肉主動力反饋控制研究.pdf

1、在各類型的交通事故中，人體的頭頸部是最容易受到創(chuàng)傷的部位，往往發(fā)生嚴(yán)重或致命的損傷。頭頸部損傷導(dǎo)致傷者長期受后遺癥的影響，甚至喪失生活的能力，給社會和個人造成了巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)和精神損失。研究頭頸部在交通事故中的損傷機理以及防護技術(shù)，在保護乘員具有重大的意義。頭頸部數(shù)字模型是研究汽車碰撞中頭頸部損傷機理以及防護重要的手段。
　　本文的目的是建立一個肌肉主動力主控制、具有自適應(yīng)能力、生物逼真度更高的人體頭頸部有限元模型，并對其進行前、

2、后碰撞驗證;并利用該模型研究碰撞中頸部肌肉主動力對頭頸部動力學(xué)響應(yīng)以及頸部損傷的影響。
　　本文首先概述了前、后碰撞中頭頸部損傷機理及其運動學(xué)理論、頭頸部解剖學(xué)知識、骨骼肌肉微觀生物力學(xué)及其本構(gòu)模型;針對已有頭頸部有限元模型存在的不足對其進行了進一步改進;根據(jù)神經(jīng)肌肉控制理論、經(jīng)典控制理論和Hill肌肉材料屬性特點，擬定了頭頸部肌肉主動力控制方案，采用LS-DYNA關(guān)鍵字編寫控制程序，在有限元軟件平臺實現(xiàn)了肌肉主動力對頭頸部模型的

3、控制;最后在前、后碰撞條件下驗證了具有肌肉主動力控制的頭頸部模型的有效性，并將添加了主動力控制的頭頸部模型應(yīng)用于后碰撞模型中，研究肌肉主動力在追尾碰撞中對頭頸部運動學(xué)響應(yīng)及頭頸部損傷的影響。
　　研究結(jié)果表明，含肌肉主動力控制的頭頸部模型在前、后碰撞仿真中與志愿者實驗數(shù)據(jù)具有較好的吻合性，通過反饋控制所獲得的激活等級曲線具有很好的延時性，并可根據(jù)不同碰撞條件下頭頸部的不同狀態(tài)輸出相應(yīng)的激活等級，進而提高了人體頭頸部有限元模型的自適