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高速后碰撞时人体上颈椎的有限元分析
背景:高速公路事故逐年上升,容易受到伤害的便是颈部.有限元分析可以很好的探究颈部损伤的力学机制.目前国内外现阶段更注重模型的优化和低速碰撞工况,少有颈部损伤和颈椎拉压应力之间关系的研究.目的:探究高速后碰撞下人体颈椎的损伤的力学机制,对颈部损伤时椎骨Von Mises应力和轴向压应力进行对比分析.方法:建立了一个包括颈椎骨、椎间盘、韧带、肌肉、小关节等组织的人体上颈椎模型.在前碰撞志愿者实验数据的基础上对模型进行了验证.运用有限元方法完成了对高速(80,120,160 km/h)后碰撞下颈椎的动力学响应.结果与结论:①经过模拟及验证表明,建立的上颈椎模型具有较高的生物仿真度,可以用于颈椎损伤研究及交通事故中各部位损伤的研究;②高速后碰撞下,速度越大,颈椎受到的损伤越严重,C1-C4中 C4的应力大,受到的伤害大;③用轴向压应力来判断松质骨是否发生破坏要比von-mises应力更有说服力;④在高速后碰撞下,椎骨相互之间发生错位,尤其是超出高速公路限制120 km/h后,椎骨之间错位严重,极有可能出现关节分离和骨折等情况,造成颈椎内部神经等损伤.
