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颅-脑在头部受直接撞击时相对位移的模拟研究
  • ISSN号:0258-8021
  • 期刊名称:中国生物医学工程学报
  • 时间:0
  • 页码:383-388
  • 语言:中文
  • 分类:R318.08[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]天津科技大学损伤生物力学与车辆安全工程中心,天津300222
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(30570481);天津科技大学自然科学基金项目.
  • 相关项目:颅脑损伤判断准则的有限元法研究
中文摘要:

颅脑相对运动所产生的相对位移是造成头部损伤的原因之一。以往的研究均是采用真实实验的方法,这样做不仅成本提高,而且也会引起一些社会伦理问题。本研究利用二维的颅脑弹簧.质量系统模型和2个二维颅脑有限元模型,模拟了颅脑在受到撞击时所产生的相对位移。在这些模型中,脑、颅骨通过脑脊液耦合成为一个整体。其中,在弹簧-质量系统模型中,脑脊液以弹簧和阻尼组成的黏弹性系统模拟;而在有限元模型中,脑脊液以线弹塑性模拟。3个模型都有效地求得了与实验相吻合的颅脑最大相对位移。对有限元模型与弹簧-质量系统模型的模拟结果也进行了比较分析。最终得出:在受到外界冲击时,颅脑之间产生的相对位移不超过5mm。

英文摘要:

The relative displacement between the skull and brain is one of the main causes of head injury. In vivo experiments may not only result in high cost but cause some problems in ethics as well. The method for usingcomputational models were proposed in this paper to study the relative displacement between the skull and brain during direct head impact. One was lumped-spring-mass model, and the other two were 2-D finite element models. In these models, skull and brain were integrated as a whole body through the conjunction of cerbrospinal fluid (CSF) . CSF was simulated by spring-damper system for the lumped-spring-mass model, and was considered viscoelastic in the finite element models. All three models predicted relative displacements between the skull and brain in a good agreement with the experimental results. The predicted results from these three models were also compared and analyzed. The simulation results showed that the displacement between the skull and brain was less then 5mm during the direct impact.

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期刊信息
  • 《中国生物医学工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国生物医学工程学会
  • 主编:刘德培
  • 地址:北京东单三条9号
  • 邮编:100730
  • 邮箱:cjbmecjbme@163.com
  • 电话:010-65248786
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8021
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2057/R
  • 邮发代号:82-73
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  • 国内外数据库收录:
  • 被引量:8917