高速沖擊下人體頭頸部損傷分析.pdf

1、人體頭頸部在受到高速沖擊時，大腦、頸椎和椎間盤等組織都是容易發(fā)生損傷的部位。通常高速沖擊下會產生腦震蕩、頸椎的斷裂、錯位、椎間盤突出等傷害，嚴重的還會造成人的死亡，而且其發(fā)生率也比較高。人體頭頸部損傷的發(fā)生，必然會給傷員及其家庭帶來很大的痛苦，也會造成巨大的社會經濟損失。因此，研究高速沖擊下人體頭頸部的損傷機理，明確人體在受到沖擊時損傷發(fā)生的部位和數(shù)量級，對于損傷的預防、后期治療以及研究相應的保護裝置意義重大。因為高速沖擊會對人體造成很

2、大的傷害，不能直接用人進行高速沖擊實驗，以獲得人體的沖擊生物力學響應情況。建立人體有限元生物力學模型，進行高速沖擊載荷下的有限元動力學響應分析，從而在一定程度上代替人體實驗，具有重要的理論意義和應用價值。
　　在進行人體的有限元分析時，接觸問題是經常碰到的。對接觸問題的理解將直接影響有限元建模過程中單元類型、參數(shù)的選取以及計算的可靠性。本論文在分析人體頭頸部組織結構的基礎上，考慮人體組織的接觸問題，建立了一個人體頭頸部的有限元生物

3、力學模型，模型中包含的人體組織有顱骨、大腦組織、頸椎、T1胸椎、椎間盤、頭頸部主要韌帶和肌肉群等。使用六面體單元和索單元等描述人體頭頸部各組織，并在頸椎和椎間盤之間設置接觸條件。而人體各組織的材料本構關系，則參考了國內外有關文獻。
　　為了驗證該有限元模型的有效性，利用Nahum等人在1977年的頭部撞擊試驗數(shù)據(jù)進行了頭頸部有限元模型的分析和驗證。有限元分析模擬的結果顯示，本文建立的人體頭頸部有限元模型在高速沖擊下，其沖擊動力學響