脊柱有限元分析

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人体脊柱的有限元建模及其在脊柱侧凸矫正中的应用

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人体脊柱腰椎节段三维有限元建模

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脊柱三维有限元分析模型的研究近况

２３破坏性载荷下应力分析．
刘雷等【】立Ｔ２椎体力】建１～
学模型，对其在垂直压缩、缩屈曲、压分离屈曲三种外加破坏
１１颈椎生理载荷下的应力分析．
陈新民等［建立全颈段９１
性载荷下应力进行分析。发现前两种载荷下椎体上下终板的
后缘增宽。髓核的体积均略增大，且随牵引力、引角度的增牵
加而增大，上部增大较下部明显，且增大率的差异较增大量更突出。认为以前倾３￣９Ｎ牵引时间可最大程度地增大颈椎０、０
个自由度的连续体划分为有限个小单元体组成的集合体，此
过程称为有限元模型的离散化。用这种离散化的有限单元模
的前处理，其病理Ｆ型外观逼真，Ｅ模几何相似性好，为分析和
研究该模型在各种受力情况下的生物力学表现创造了条件。
述被模拟实体。而这四个基本原则亦可被推及应用至整个脊柱及其他研究实体。至１９始设立成熟的颈椎两节段三９５年
维Ｆ模型】并完成了多项模拟实验Ｃ８Ｅ，７】．。
２２骨质疏松椎体压缩性骨折．
李健等【】】通过扫描骨质疏
松性椎体压缩性骨折患者Ｔ椎体上缘．Ｉ１Ｌ椎体下缘脊柱进行
建模，创造性的综合利用多种ＣＤ软硬件，Ｐ／ｎｉｅ和Ａ及ｍＥｇｚｒｒＦｅｆｍｍｄｌｇｓｓｍ自由造型模型系统进行ＦｒｏｅｒｏｅｎｔｉｙｅＥ模型构造
髓核体积，利于突出椎间盘还纳。
２胸腰段脊柱ＦＥ模型的建立

浅议有限元分析法成为研究脊柱生物力学多用途的工具

３建立腰椎多节段三维有限元模型的理论及技术相对成熟三维有限元模型是对三维真实系统理想化的数学抽象，是目前研究腰椎生物力学的重要手段之一。它将连续性的研究对
象进行网格离散化，同时通过数学形式对其几何形状、材料特
椎活动节段在不同生理和病理条件下的受力状况，一直是骨科临床工作者和理论研究者感兴趣的问题。有限元分析法可对特定的参数进行相应地分析计算，如脊椎节段运动角度、氏应杨力、小关节接触应力及应变等。
型，建立了正常中国男性Ｌ运动节段有限元模型。这表明通过
ＣＴ断层扫描，图像数字化处理及计算机ห้องสมุดไป่ตู้助设计等方法，以可
建立腰椎运动节段的有限元模型，用于脊柱生物力学的研究。张美超ｆ人通过一具新鲜成人尸体Ｌｔ蹭运动节段的断层ＣＴ扫描图像，利用此二维图像建立三维立体有限元模型，小关节
Ｖｏ．７ｏ９１２ｏＮｏ２２．４
浅议有限元分析法成为研究脊柱生物力学多用途的工具
李亚军崔，晟赵爱杰ｚ，
（．１定西市卫生学校，甘肃定西７３０；．４００２定西市人民医院，甘肃定西７３０）４００
摘
要：有限元分析法被应用于生物力学研究，促进人们对机体生物力学行为的深入理解，具有体外实验所没有的优点，处
行计算处理。结果显示小关节在不同状态下承担着不同的载
有限元分析法（ｉｉｌｍｎＭｔｏ，Ｅ是一种将连续ＦｎｔＥｅｅｔｅｈｄＦＭ）ｅ体离散化，以求解各种力学问题的数值方法。它是通过变分原

脊柱有限元模型验证技巧

脊柱有限元模型验证技巧
1.材料参数的确定：确定脊柱组织的力学性质是建立有限元模型的关键。

目前常用的方法是通过实验测量材料的应力-应变曲线，然后使用适当的材料模型来计算材料的弹性模量、泊松比等参数。

2. 网格的选择和精度：模拟脊柱的有限元模型需要进行网格划分。

对于脊柱这样的非均匀复杂结构，网格划分的精度和质量对模拟结果的准确性有重要影响。

因此，需要考虑网格的大小、形状和密度等因素，以及对结果的敏感性分析。

3. 负载条件的设置：在有限元模拟中，需要设置合适的负载条件来模拟真实的生理负载。

这些负载条件可能包括压力、弯曲、扭矩等，可以通过测量和文献研究确定。

在模拟过程中，需要对负载条件进行敏感性分析，以确定模型的稳定性和可靠性。

4. 模型的验证和验证方法：模型验证是评估模型准确性的关键步骤。

常用的方法包括与实验数据比较，包括力学测试、CT/MRI成像和运动分析等。

在验证过程中，需要考虑模型的误差来源，分析误差对结果的影响，以及确定模型的可靠性和准确性。

总体而言，脊柱有限元模型的验证需要结合材料科学、生物力学和工程学的知识，采用科学合理的方法和技术来保证模型的准确性和可靠性。

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退变性脊柱侧弯的生物力学有限元分析

３１００１３
骨关节植入物；数字化骨科；脊柱侧弯；椎间盘；生物力学；有限元；退变；应力分布
ｙｙｈｌ１７＠１６３．ｃｏｍ
摘要背景：脊柱在结构、形状、材料特性以及承受载荷方面都比较复杂，传统的生物力学方法不能完全解决这些
Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｓｃｏｌｉｏｓｉｓｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ
ＺｈｅｎｇＪｉｅ ’ ＹａｎｇＹｏｎｇ－ｈｏｎｇ ’ＬｏｕＳｕ－ｌｉａｎｇ ’ＺｈａｎｇＤｏｎｇ．ｓｈｅｎｇ ’ＬｉａｏＳｈｅｎｇ．ｈｕｉ（ ’ ＦｉｒｓｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆ
特性问题。
中图分类号：Ｒ３１８
文献标识码：Ａ文章编号：２０９５－４３４４
目的：探讨退变性脊柱侧弯椎间盘、关节突关节、椎体等的应力分布，为其发生、发展的生物力学机制提供－０５４９０ — ０７
收稿Ｅｌ期：２０ｔ３．０３．０５修回日期：２０１３．０４．０６
方法：基于退变性脊柱侧弯患者Ｔ１２－Ｓ１上段连续的ＣＴ扫描图像，赋予模型特定的材料属性，建立完整、有效的退变性脊柱侧弯三维有限元模型。在前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋转、右旋转６种工况下对模型进行加载，计算和分析脊柱的活动度、椎间盘、椎体及关节突关节软骨的应力分布。结果与结论：退变性脊柱侧弯有限元模型比正常腰椎的活动度要小，椎间盘应力分布趋向于椎间盘的四周，后伸运动时各椎间盘应力最大，侧弯顶点椎体容易出现应力集中的情况，在旋转工况下关节突软骨的应力集中最明显，后伸工况下次之，尤其以侧弯顶点节段的关节突软骨影响最大。退变性脊柱侧弯侧弯顶点容易出现应力集中，后伸、旋转运动可加重退变性脊柱侧弯发展。

abaqus脊柱算例 -回复

abaqus脊柱算例-回复如何使用Abaqus进行脊柱有限元分析（引言）脊柱是人体重要的解剖结构之一，其稳定性和功能对人体的正常运动至关重要。

为了深入研究脊柱的力学行为和预测潜在的损伤，有限元分析成为了一个非常有用的工具。

本文将详细介绍如何使用Abaqus软件进行脊柱有限元分析，并通过一个实际的案例来演示相关步骤。

（背景知识）在进行脊柱有限元分析之前，我们需要先了解一些脊柱的基本知识。

人类脊柱分为颈椎、胸椎、腰椎、骶椎和尾椎五个部分，在正常情况下呈现出自然的生理曲线。

通过脊柱中的椎体、椎间盘和椎间关节等结构来负责传递载荷和保持稳定性。

这些结构的材料性质和几何特征都是有限元分析中需要考虑的重要参数。

（建立几何模型）在Abaqus中进行脊柱有限元分析，首先需要建立一个准确的几何模型。

可以使用Abaqus的建模工具手动创建脊柱的几何形状，也可以借助计算机辅助设计（CAD）软件进行建模。

对于后者，可以将CAD软件中创建的几何模型导入Abaqus中。

无论使用哪种方法，确保模型的几何形状和尺寸准确无误是非常重要的。

（材料属性）接下来，我们需要为脊柱的各个组成部分指定适当的材料属性，这些属性包括弹性模量、泊松比和密度等。

这些属性可以从文献中获取，或者通过实验测定获得。

在Abaqus中，可以通过定义材料属性实现这一步骤。

对于脊柱的不同区域，可以根据具体需要使用不同的材料属性。

（边界条件和加载）在分析前还需要指定适当的边界条件和加载情况。

脊柱的底部可以设置为约束，以模拟肌肉和其他身体组织对脊柱的固定作用。

加载可以通过施加各向同性或各向异性的载荷来模拟日常生活中的静态或动态载荷。

在Abaqus中，可以通过设置边界条件和加载应用程序来实现这一步骤。

（网格划分）网格划分是有限元分析中的关键步骤之一。

通过将脊柱模型划分为小的单元，我们可以近似地描述其结构和材料行为。

Abaqus提供了多种网格划分方法，如线性划分、四边形单元和三角形单元等。

半椎体脊柱侧弯后路矫形中横向连接装置作用的有限元分析

３２１２
河北医药２０１３年１１月第３５卷第２１期
ＨｅｂｅｉＭｅｄｉｃａｌＪｏｕｒｎ１．ａ２０１３，Ｖｏｌ３５ＮｏｖＮｏ．２１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２— ７３８６．２０１３．２１．００
ｒｏｇｕｐａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｏｎｅｗａｓＮＣＬＤｇｒｏｕｐｗｉｔｈｏｕｔｃｒｏｓｓ — ｌｉｎｋ，ｔｈｅｎｂｕｒｄｅｎｗａｓｌｏａｄｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆＴ９ｃｅｎｔｒｕｍ
ＴｈｉｒｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＨｅｂｅｉＭｅｄｉｃａｌｅ，Ｓｈ￣ａｚｈｕａｎｇ０５００５１，Ｃｈｉｎａ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＯｂｊｅｃｔｉｖｅＴｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＣｒｏｓｓ — ｌｉｎｋＤｅｖｉｃｅ（ＣＬＤ）ｉｎｐｏｓｔｅｒｉｏｒｓｐｉｎａｌａｐｐｒｏａｃｈｂｙ
【关键词】有限元；脊柱侧弯；横向连接装置；半椎体；生物力学【中图分类号】Ｒ３１８．０１【文献标识码】Ａ【文章编号】１００２ — ７３８６（２０１３）２１ — ３２１２ — ０３

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脊柱有限元仿真分析
关键字：脊柱，有限元，仿真，骨头，CAE
本文用HyperMesh建立了脊柱及其软骨的有限元模型，运用ABAQUS对脊柱受力情况进行了有限元分析，获得了脊柱的应力（stress）应变（strain）和变形（displacement）云图，可用于脊柱的相关研究。

1、获得人体骨骼3D模型
本文通过CT扫描，获得原始数据，再通过三维重建技术获得人体骨骼的精确三维模型，以便有限元分析使用，人体骨骼模型如下图所示。

2、建立胫骨骨折有限元模型
本文针对脊柱进行有限元分析，为了减小计算量，只选脊柱的一部分进行有限元分析，提取脊柱模型如下图所示。

格，生成脊柱有限元买模型，如下图所示,微信搜索：博洋CAE，可找到我。

骨头是一种复杂的不均匀的材料，分为内层和外层，外层较为紧致，内层较为疏松，建立有限元模型时，考虑的两种不同骨骼材料，将骨骼分为内层和外层，
如下图所示。

脊椎骨与软骨之间定义接触，两块脊椎骨之间也定义接触。

在最下面的软骨底面添加固定约束，在最上面的软骨顶面施加700牛顿的载荷，边界条件完成后
的有限元模型如下图所示。

下图为vonMises应力分布云图，其中脊椎骨，在云图中颜色较深。

下图为位移应力分布云图
4、结论
本位建立了脊柱限元模型，分析了脊柱受力情况下的应力以及变形等，可为脊柱相关分析分析提供有意义参考。

本人为大连理工大学研究生，长期从事有限元仿真分析工作，有着丰富的工程实践经验，可代做（或指导）各种有限元分析，价格合理，质量有保证。

（专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。

可复制、编制，期待你的好评与关注）。