准静态和动态载荷下的人体胸部响应有限元分析

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冲击载荷作用下结构的动力响应分析

常用的第二个重要的理想化是在求解强动载荷作用下的结构动力响应时，把结构假定为由理想刚塑性材料制成的。这样做不仅忽略了材料的弹性，而且也忽略材料的应变强化效应和应变率效应。这样做的背景和依据是，在强动载荷作用下被考察的结构通常要经历相当大的塑性变形，因而外载做的功绝大部分转化为塑性变形，因而外载做的功绝大部分转化为塑性变形能从而被耗散掉，只在很小一部分转化为弹性应变能；于是，忽略掉弹性变形及相应的能量对于上面提到过的那些总体量的估算不致带来很大的误差，却可以大大简化问题的数学提法以利于求解。
20040501
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
在爆炸、撞击等强渤载蘅豹作用下结掏将表现出与准静态情形缀不稽同的力学行为。由于外加的裁荷随时间变化褥很快，结构的变形也变化得很快，惯性力的作用将不可忽略。本文对结构受冲击载荷作用下的动力响应做了一螺磷究，归纳起来主黉蠢以下三个方匿。
１。任意净蠢载瑟佟翔下，篱支粱瑟露蔽交形豹动力确敝褥往。采瘸爨黧性假定，忽略应变强化效应和应变率的散应并考虑由于有隧变形而导致的轴力的影响，研究任意时间历程冲击载葡作用下简支粱的塑性动力响应问题。采用矩形形状的屈服条件，并将粱的邀动依照塑性铰的不间分为四个不麓黥玲致，其中纂一耧雾瑟玲葭为蕈铰逡动搂式，第二器第三验毅为嚣铰运动模式。最后给出了饺意时刻梁的运动状态和变形状态的解析表达式。
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ．
３．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｕ－ｓｈａｐｅｄ
ｂｅａｍｉｍｐａｃｔｅｄｂｙｖｅｈｉｃｌｅ．ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｏｆＤｅｎｇｚｈｏｕｂｒｉｄｇｅｕｓｉｎｇｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓ

6岁儿童乘员胸部有限元模型验证及损伤分析

崔世海，单蕾蕾，李海岩，贺丽娟，吕文乐，阮世捷
（天津科技大学机械工程学院，天津３００２２２）
摘
要：通过构建人体有限元模型，研究交通事故中儿童胸腹部生物力学响应及损伤机理，对提高汽车安全性设计具有
重要意义。基于ＣＴ医学图像构建了包括胸骨、肋骨和内脏等软硬组织在内的具有详细解剖学结构的６岁儿童乘员胸腹
ＣＵＩＳｈｉｈａｉ，ＳＨＡＮＬｅｉｌｅｉ，ＬＩＨａｉｙ￣，ＨＥＬｉｊｕａｎ，ＬＹＵＷｅｎｌｅ，ＲＵＡＮＳｈｉｊｉｅ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００２２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｐｅｄｉａｔｒｉｃｔｈｏｒａｃｏａｂｄｏｍｉｎａｌｉｎｊｕｒｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｕｓｉｎｇｉｆｎｉｔ ห้องสมุดไป่ตู้ ｅｌｅｍｅｎｔ（ＦＥ）
则讨论了其损伤状况及损伤机理。关键词：６岁儿童乘员；胸部模型验证；有限元仿真；胸部损伤分析中图分类号：Ｕ４６１．９１；Ｒ３１８．０１文献标识码：ＡＤＯｈ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５１４６９．２０１６．０６．０５

铝合金薄壁挤压管在准静态和动态载荷下的有限元模拟

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第３卷第２期３
２Ｏ年４月Ｏ７
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Ｖｏ．３Ｎｏ２１３．
Ａｐ．Ｏ７ｒ２Ｏ
ＪｕｎｌｆＬｎｈｕＵｎｖｒｉｆＴｅｈｏｏｙｏｒａａｚｏｉｅｓｔｏｃｎｌｇｏｙ
Ｎｏ－ｅｒｕｅａｌｙｓｎｆｒｏｓＭｔｌＡｌｏ，ＴｈｉｓｒｆＥｄｃｔｏｅＭｎｉｔｙｏｕａｉｎ，ＩｚｕＵｎｖｏｃ，Ｌａｚｏ７０５ｍｎｈｏｉｆＴｅｋｎｈｕ３００，Ｃｈｎ）ｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＦＥｓｍｕａｉｎｏｈｅ－ｏｎｅｄｎｎｙａｃａｉｌｒｓｉｇｗｅｅｐｅｏｍｅｏｈｎｗａｌＭｉｌｔｆｔｒｅｐｉｔｂｎｉｇａｄｄｎｍｉｘａａｈｎｒｒｆｒｄｆｒｔｉ— ｌｏｃ
摘要：使用韧性损伤判据，剪切损伤判据和ＭＳＬＦＤ损伤判据分别对铝合金薄壁管在三点弯曲（Ｐ）３Ｂ和轴向冲击载
荷作用下的试验进行有限元模拟．拟结果表明：模铝合金薄壁管在三点弯曲（Ｐ）３Ｂ和轴向冲击载荷作用下，随着薄
壁管上的应力状态的不断变化，损伤形式主要是韧性损伤，剪切损伤和ＭＳＬ损伤的组合，ＦＤ单一的损伤模型无法全面地描述铝合金薄壁管在复杂应力条件下的损伤及变形行为．模拟结果的载荷一移曲线与试验的载荷一位位移曲线吻合得很好．同时，向冲击模拟结果显示出铝合金薄壁管具有很好的吸能性．轴关键词：铝合金薄壁管；韧性损伤判据；剪切损伤判据；ＦＤ损伤判据；有限元模拟；吸能性ＭＳＬ

人体胸部有限元模型研究

人体胸部有限元模型研究张治纲李曙光范立冬肖南（第三军医大学野战外科研究所重庆市400042 ）提要：目的：建立人体胸部的三维有限元模型，以用于单兵防护工程研究。

方法：以CT的扫描数据为重建源图像，利用医学图像重建软件Mimics进行三维重建；在有限元前处理软件ANSYS ICEM CFD中进行单元网格划分，并为模型各部分指定相应的材料特性参数；在有限元软件ANSYS LS-DYNA中完成有限元模型建模，并参照既往尸体实验数据检验模型有效性。

结果：建立了具有近似人体胸部解剖结构的有限元模型，模型的模拟的计算结果和既往尸体试验结果基本相符。

结论：利用人体断层数据和专业软件，能够完成有限元模型的重建，模型能够满足单兵防护工程研究中进行人体胸部冲击相关数值分析的需要。

关键词：人体胸部；有限元模型；有效性检验中图分类号：R318.01 文献标识码：AResearch on huma n thorax fin ite eleme nt modelZHANG Zhi-ga ng, LI Shu-gua ng, FAN Li-do ng, XIAO Nan (Institute of Field Surgery, the 3rd Military Medical University, Chongqing 400042, China)Abstract: Objective To build a huma n thorax FEM(fi nite eleme nt model) for pers onal protect ion research. Method The 3D model of huma nthorax was rebuilt with CTimages by Mimics.The model was meshed and the material properties of various parts of the model was defi nedin ANSYS ICEM CFD. The FEM was completed and validated by ANSYS LS-DYNA. Results The huma n thorax FEM with approximately topology was developed. The simulative result was con siste ntwith the result of existing cadaveric experiment. Conclusion The FEMcould be rebuilt with human tomographyimages in professional software and could meet the requirement of numerical an alysis that simulat ing the impact on huma n thorax in pers onal protecti on research.Key words: thorax; finite eleme nt an alysis; validiti on枪弹伤是战场中的士兵所面临的主要威胁，各种爆炸物在爆炸后产生的高速冲击波到达人体时会产生猛烈的加速度，对人体特别是空腔脏器产生伤害。

机械结构的静态与动态刚度分析

机械结构的静态与动态刚度分析机械结构是由各种零部件组成的复杂系统，它承受着各种载荷和运动引起的力和变形。

在设计和优化机械结构时，静态和动态刚度分析是非常重要的工作。

本文将探讨机械结构的静态与动态刚度分析的基本概念和方法。

静态刚度分析是指在结构在静止状态下受到外力作用时的应力和变形的分析。

在实际工程中，我们通常关注结构的极限静态刚度，即结构在极限载荷下的最大应力和变形。

静态刚度分析可以通过有限元分析、解析方法以及试验等手段来进行。

有限元分析是一种常用的静态刚度分析方法。

它将结构离散成许多小单元，通过数值计算的方式求解结构的应力和变形。

有限元分析方法具有较高的精度和计算效率，可以用于复杂结构的分析和优化设计。

在有限元分析中，我们需要根据结构的几何形状和边界条件建立有限元模型，然后利用数学方程和力平衡定律求解结构的应力和变形。

解析方法是另一种常用的静态刚度分析方法。

它通过解析求解结构的应力和变形，适用于简单结构和简单载荷情况下的分析。

解析方法可以用于结构的初步设计和快速评估，但在复杂结构和非线性问题的分析中效果不佳。

试验是验证和验证静态刚度分析结果的关键手段。

在试验中，我们可以通过加载装置施加外力，并利用传感器测量结构的应力和变形。

试验可以考虑结构的材料非线性和几何非线性等因素，提供准确的静态刚度分析结果。

动态刚度分析是指结构在运动状态下受到外力时的应力和变形的分析。

在实际工程中，我们通常关注结构的共振频率和振型。

动态刚度分析可以通过模态分析和频响函数法等方法来进行。

模态分析是一种常用的动态刚度分析方法。

它通过求解结构的振动方程，得到结构的共振频率和振型。

在模态分析中，我们需要建立结构的数学模型，并求解特征值问题来获得结构的振动特性。

频响函数法是另一种常用的动态刚度分析方法。

它通过对结构施加调谐频率外力，并测量结构的响应，得到结构的频响函数。

频响函数可以用于评估结构在不同频率下的应力和变形。

总而言之，静态与动态刚度分析是机械结构设计与优化的重要环节。

有限元法在人体胸部建模研究中的应用

有限元法在人体胸部建模研究中的应用
有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，它可以将复杂的结构体系分割成许多小的单元，通过计算每个单元的力学特性，最终得到整个结构体系的力学行为。

在医学领域，有限元法也被广泛应用于人体建模研究中，特别是在人体胸部建模方面，有限元法的应用更是得到了广泛的关注。

人体胸部是一个复杂的结构体系，包括肋骨、胸骨、肺部、心脏等多个组成部分。

在医学研究中，人们常常需要对胸部进行力学分析，以了解不同情况下胸部的受力情况，从而为疾病诊断和治疗提供依据。

而有限元法正是一种非常有效的方法，可以对人体胸部进行建模和分析。

在人体胸部建模中，有限元法的应用主要包括以下几个方面：
1. 胸部受力分析：通过建立胸部有限元模型，可以模拟不同情况下胸部的受力情况，如受到外力冲击、呼吸运动等。

这些分析结果可以为医学研究提供重要的参考。

2. 疾病诊断和治疗：有限元法可以对不同疾病的胸部进行建模和分析，如肺癌、肺气肿等。

通过模拟不同治疗方案的效果，可以为医生提供治疗方案的选择和优化。

3. 医疗器械设计：有限元法可以对医疗器械进行建模和分析，如胸
部支架、心脏起搏器等。

通过模拟不同设计方案的效果，可以为医疗器械的设计和优化提供依据。

有限元法在人体胸部建模研究中的应用非常广泛，可以为医学研究和临床治疗提供重要的支持和帮助。

未来，随着计算机技术的不断发展和人体建模技术的不断完善，有限元法在医学领域的应用将会越来越广泛，为人类健康事业做出更大的贡献。

基于有限元仿真的不同胸型胸围截面压力位移变化研究

研究与技术丝绸ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＩＬＫ基于有限元仿真的不同胸型胸围截面压力位移变化研究Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ刘宿慧ａꎬ顾明月ａꎬ潘怡婷ａꎬ邹奉元ａꎬｂꎬｃ(浙江理工大学ａ.服装学院ꎻｂ.丝绸文化传承与产品设计数字化技术文化和旅游部重点实验室ꎻｃ.浙江省服装工程技术研究中心ꎬ杭州３１００１８)摘要:为探究不同胸型胸围截面的压力位移变化ꎬ文章采用三维扫描仪获取１３６名女体躯干数据ꎬ提取重建坐标系下的乳房深与乳房宽比值ꎬ从而将胸型分为６类ꎮ建立相对应的有限元接触模型ꎬ模拟不同受压状态下６类胸型对应截面的受压与位移变化ꎬ构建了 (压力/位移) 角度曲线及其函数关系ꎮ研究表明ꎬ外力作用下胸围截面ＢＰ点应力最大ꎬ其次是后侧位置ꎬ曲率较大且位置突出处应力较大ꎮ随着乳房形态逐渐变大ꎬ胸部及人体侧面软组织层变厚ꎬ体表形变增大且呈现外扩趋势ꎬ结果可为紧身服装压力舒适性研究提供参考ꎮ关键词:胸围截面ꎻ女体胸型ꎻ三维扫描ꎻ有限元仿真ꎻ压力位移数值模拟ꎻ曲线拟合中图分类号:ＴＳ９４１.１７㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号:１００１７００３(２０２３)１２００７７０８引用页码:１２１１１０ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣７００３.２０２３.１２.０１０收稿日期:２０２３０４１９ꎻ修回日期:２０２３１１０１基金项目:文化和旅游部重点实验室开放基金项目(２０２０ＷＬＢ０９)ꎻ国家级大学生创新创业训练计划项目(２０２２１０３３８０３２)作者简介:刘宿慧(１９９９)ꎬ女ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为服装数字化ꎮ通信作者:邹奉元ꎬ教授ꎬｚｆｙ１６６＠ｚｓｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ㊀㊀人体在受到外界压力后会发生形变ꎬ形变程度是反映压力舒适性的重要指标[１]ꎮ因此ꎬ探究压力与体表形变的规律对压力舒适性影响具有重要意义ꎮ近年来ꎬ许多学者利用有限元数值模拟对服装压力与相应位移之间的关系进行研究ꎮＳｕｎ等[２￣３]利用逆问题的迭代求解方法预测了乳房超弹材料系数ꎬ基于该系数建立了人体生物力学有限元(ＦＥ)模型ꎬ分析文胸对乳房皮肤的压力分布ꎮＷａｎｇ等[４]以跑步紧身裤为研究对象ꎬ分析了腿部骨骼㊁肌肉㊁皮肤㊁服装面料与体表位移之间的关系ꎬ预测了穿着过程中紧身裤对小腿肌肉位移的影响ꎮ王燕珍等[５]通过对人体皮肤的动态测量ꎬ研究穿着紧身裤时服装织物弹性与皮肤变形之间的相关性ꎮＬｉｕ等[６]建立标准女体有限元模型ꎬ研究了服装压力对胸部的影响及服装胸围应变与织物杨氏模量间的关系ꎮ以上研究主要针对单一体型或归一化人体进行研究ꎬ没有考虑体型差异造成的压力与位移变化ꎮ因此ꎬ本文结合胸型形态差异ꎬ利用有限元方法对不同胸型的压力位移变化规律进行研究ꎮ由于胸型差异的影响ꎬ女体胸围截面各部受压状态及形态变化有所不同ꎬ不同体型的人体受到外力时会呈现不同变化规律[７]ꎮ因此ꎬ用有限元仿真得出体表形态变化规律时ꎬ需将胸型差异考虑在内ꎮ常丽霞等[８]基于乳深㊁乳平围两个特征变量对女性乳房的立体程度进行表征ꎬ将乳房形态细分为９类ꎮＬｉｕ等[９]通过对人体１０８个测量项目进行主成分分析ꎬ筛选出乳房深和胸宽厚比两个指标ꎬ对乳房形态进行分类ꎮＳｈｉ等[１０]分析年龄和ＢＭＩ对胸罩尺码系统的影响ꎬ提出将年龄和ＢＭＩ作为胸型分类的辅助标准ꎮ探究不同胸型下女体受法向压力与体表内向位移之间的关系ꎬ对于压力舒适性研究具有实际和应用价值ꎮ综上ꎬ本文为获取不同胸型的人体数据ꎬ采用三维扫描仪测量女体躯干数据ꎬ提取重建坐标系下的乳房参数ꎬ根据乳房深与乳房宽比值对胸型进行分类ꎬ构建不同胸型的有限元接触模型ꎬ模拟不同胸型在不同受压状态下的形态变化ꎬ探究不同胸型的压力位移变化规律ꎬ建立胸围截面处的压力㊁位移和角度间函数关系ꎬ以期为紧身服装压力舒适性研究提供参考ꎮ１㊀胸围截面几何模型构建本文通过三维扫描仪获取女体表面的空间信息ꎬ利用逆向工程软件对三维数据进行预处理并与内层结构数据装配ꎬ分胸型生成人体胸部的几何模型ꎬ为后续分类建立有限元模型提供数据支撑ꎮ１.１㊀数据获取为获取各种胸型的体表形态数据ꎬ本文利用美国[ＴＣ]２ＮＸ￣１６三维扫描仪获取了１３６名年龄在１８~２５岁女性受试者的点云数据ꎮ实验环境温度控制在２０ħ左右ꎬ相对湿度控制在６０％左右ꎬ实验对象保持上半身全裸ꎬ下半身穿着贴体浅色内裤的状态[１１]ꎮ１.２㊀胸型分类由于采集到的人体数据差异性大且存在误差数据ꎬ需要７７Ｖｏｌ.６０㊀Ｎｏ.１２Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ对数据进行筛选㊁精简㊁降噪㊁对称等前处理操作来确保数据的有效性ꎮ在保证人体特征点清晰的前提下ꎬ消除噪点影响ꎬ从而获得较为光滑的人体数据ꎮ剔除误差数据后ꎬ保留１１４名人体数据ꎮ通过提取乳房轮廓特征点来构建胸部的局部坐标系ꎮ本文提取乳底点(ＢＢＰ)㊁乳房外缘点(ＯＢＰ)㊁乳房内缘点(ＩＢＰ)和乳点(ＢＰ)作为乳房特征点[１２]ꎬ将ＢＢＰ点㊁ＯＢＰ点㊁ＩＢＰ点连接ꎬ建立ＹＺ坐标平面ꎬ经过ＢＰ点且法线为ＯＢＰ点和ＩＢＰ点连线的面作为ＸＺ坐标平面ꎬ经过ＢＰ点且与ＹＺ平面和ＸＺ平面垂直的面作为ＸＹ坐标平面ꎬ三个坐标平面的交点为原点Ｏꎬ使用对齐坐标功能构建局部坐标ꎬ如图１(ａ)所示ꎮ将ＢＰ点到Ｏ点的距离作为乳房深ａꎬ将ＯＢＰ点和ＩＢＰ点的距离作为胸宽ｂꎬ如图１(ｂ)所示ꎮ图１㊀局部坐标系Ｆｉｇ.１㊀Ｌｏｃａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ为建立有限元模型ꎬ探究不同胸型下的受压情况ꎬ需对受试者进行胸型分类ꎮ本文选取能够较好体现胸型形状差异的胸深宽比(ＤｅｐｔｈＷｉｄｔｈＲａｔｉｏꎬＤＷＲ)来对胸型进行分类[９]ꎮ此方法将乳房深ａ与乳房宽ｂ的比值作为分类指标ꎬ分类时胸型覆盖率较高[１３]ꎮ对样本进行分类ꎬ能够体现胸部形态差异及胸型特点ꎮ根据ＤＷＲ值的大小范围将１１４名人体数据分为６类胸型ꎬＤＷＲ值越大ꎬ乳房形状越突出且起伏越大ꎮ胸型及对应的样本数如表１所示ꎮ表１㊀胸型分类及样本数Ｔａｂ.１㊀Ｂｒｅａｓｔｔｙｐｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｂｅｒｏｆｓａｍｐｌｅｓ１.３㊀几何曲线装配截取１１４个人体模型过ＢＰ点的水平截面作为胸围截面ꎬ在截面曲线上以胸宽为横轴ꎬ胸厚为纵轴构建坐标系ꎬ利用Ｍａｔｌａｂ编程对截面曲线进行平滑和提取数据坐标点处理ꎬ每５ʎ定一个坐标点ꎬ共划分为７２个点ꎬ将每类胸型下的坐标数据进行平均化处理[１４]ꎮ本文将女体胸围截面曲线作为皮肤层ꎬ得到６种胸型的皮肤层曲线ꎮ软组织层包括输乳管窦㊁乳腺㊁肌肉等内部结构[６]ꎬ位于皮肤层内部ꎬ其坐标数据根据皮肤层和皮肤层厚度计算可得ꎮ女体胸部皮肤层厚度为１.５ｍｍ[１４]ꎬ利用Ｍａｔｌａｂ编程ꎬ分别将６类胸型皮肤层坐标值导入ꎬ分类获取胸围截面处软组织层坐标值ꎬ计算如下式所示ꎮｘ＝ｘ０－ｄｃｏｓθｙ＝ｙ０－ｄｃｏｓθ{(１)式中:ｘ０代表几何模型皮肤层曲线上任意一个点的ｘ坐标ꎬｙ０代表几何模型皮肤层曲线上任意一个点的ｙ坐标ꎬｘ代表软组织层曲线上与皮肤层相对应的点的ｘ坐标ꎬｙ代表软组织层曲线上与皮肤层相对应的点的ｙ坐标ꎻｄ代表皮肤层厚度ꎬθ代表相应点的角度ꎮ骨骼层曲线参照中国可视化女体断层图片[１５]ꎬ重建几何模型中的骨骼层相对位置ꎬ进行顺滑㊁对称处理ꎬ获得骨骼层曲线坐标ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀女体胸围截面横向剖面Ｆｉｇ.２㊀Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌａｓｓｅｍｂｌｙｃｕｒｖｅｓ图３㊀几何模型装配曲线Ｆｉｇ.３㊀Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌａｓｓｅｍｂｌｙｃｕｒｖｅｓ根据女体真实结构ꎬ重建皮肤层㊁软组织层和骨骼层曲线坐标系ꎬ将每层曲线的原点坐标对齐ꎬ对截面模型进行几何装配ꎬ构建的几何模型作为有限元建模的基础ꎮ本文以Ｂ胸型为例ꎬ每层曲线及几何装配模型如图３所示ꎮ８７第６０卷㊀第１２期基于有限元仿真的不同胸型胸围截面压力位移变化研究２㊀胸围截面有限元建模与仿真本文基于６种胸型的几何模型ꎬ建立有限元模型ꎬ施加５种不同大小的压力载荷ꎬ模拟不同受压状态下６类胸型所受压力与体表位移的变化规律ꎮ在确保模型精度的情况下简化模型ꎬ对模型进行假设并提高运算精度确保模型有效性[１６]ꎮ表２为本文对模型做出的假设ꎮ表２㊀模型假设条件Ｔａｂ.２㊀Ｍｏｄｅｌａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓ㊀㊀把几何模型导入Ａｂａｑｕｓ中ꎬ创建胸围截面各层部件ꎬ将胸围截面看作各向同性的弹性体ꎮ皮肤层㊁软组织层㊁骨骼层材料参数如表３所示[１７]ꎮ表３㊀材料参数Ｔａｂ.３㊀Ｍａｔｅｒｉａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ皮肤层㊁软组织层及骨骼层在边界上连接ꎬ但却各自独立ꎬ皮肤㊁软组织㊁内部骨骼间互相黏接ꎬ当受到外部应力时无相对滑移ꎬ此时将皮肤层和软组织层接触定义为变形体与变形体的黏结ꎬ将软组织层和骨骼层接触定义为变形体与刚体的黏结[１８]ꎮ由于骨骼在受压后不发生位移ꎬ将边界条件设定为骨骼固定ꎬ即ｘ方向和ｙ方向位移均为０ꎮ本文基于６类胸型的不同形状特点ꎬ研究胸围截面上受体表特征差异影响的不同点处受压位移变化特征ꎮ为得出不同胸型受压力影响易产生皮肤形变的位置ꎬ对胸围截面施加不同大小的均匀压力ꎮ因此ꎬ在紧身胸衣舒适范围[１９]内施加２㊁２.５㊁３㊁３.５㊁４.０ｋＰａ的５种法向压力载荷ꎬ作用于皮肤表面ꎮ探究当受压发生变化时ꎬ各胸型受压位移变化规律ꎮ边界条件及压力施加情况如图４所示ꎮ本文以Ｂ类胸型为例ꎬ有限元模型如图５所示ꎮ３㊀结果与分析按照ＤＷＲ值大小得到了６类胸型ꎬ不同胸型对应的胸围截面形状㊁软组织层厚度等差异导致模拟结果和胸围截面压力与位移函数关系有所不同ꎮ因此ꎬ基于胸型差异本文分别图４㊀压力施加及边界条件Ｆｉｇ.４㊀Ｐｒｅｓｓｕｒｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ图５㊀Ｂ类胸型的有限元模型Ｆｉｇ.５㊀ＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｃｌａｓｓＢｃｈｅｓｔｓｈａｐｅ对６类胸型仿真的结果进行分析ꎮ３.１㊀仿真结果通过Ａｂａｑｕｓ有限元分析软件计算ꎬ得到在２~４ｋＰａ舒适压力内Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ这６类胸型受５种不同大小压力载荷作用下的应力及位移变化情况ꎮ图６为受压３ｋＰａ时ꎬ６种胸型所受应力情况ꎮ由图６可知ꎬ乳房位置应力最大ꎬ约为２ｋＰａꎻ其次是后侧位置ꎬ约为１.７ｋＰａꎮ故可知ꎬ在外力作用下ꎬ曲率较大且位置突出处应力较大ꎮ图６㊀３ｋＰａ压力下不同胸型应力云图Ｆｉｇ.６㊀Ｓｔｒｅｓｓｃｌｏｕｄｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈｅｓｔｓｈａｐｅｓｕｎｄｅｒ３ｋＰａｐｒｅｓｓｕｒｅ图７为受压３ｋＰａ时ꎬ６类胸型的位移云图ꎮ由图７可知ꎬＡ胸型的形变较大处集中在靠近胸高点并偏向前中的位９７Ｖｏｌ.６０㊀Ｎｏ.１２Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ置ꎬ形变较为集中ꎮ从Ａ胸型向Ｆ胸型过渡的过程中ꎬ乳房表面形态起伏逐渐变大ꎬ胸部软组织层变厚ꎬ形变逐渐从胸高点向侧面位置分散增加ꎬ但形变最大位置始终在ＢＰ点附近ꎬ随胸型变化增大呈现外扩趋势ꎮ图７㊀３ｋＰａ压力下不同胸型位移云图Ｆｉｇ.７㊀Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｌｏｕｄｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｈｅｓｔｓｈａｐｅｓｕｎｄｅｒ３ｋＰａｐｒｅｓｓｕｒｅ３.２㊀胸围截面压力㊁位移与角度函数关系体表的受压变形量是表征人体压力舒适性及紧身衣设计的理论依据ꎮ本文在前期数据预处理阶段ꎬ通过相关性分析得出压力/位移作为整体时与角度间的相关性较高ꎬ６类胸型的拟合度较高ꎬＲ２均大于０.９５ꎮ因此ꎬ以角度为自变量ꎬ 压力/位移为因变量ꎬ探究不同胸型压力㊁位移与角度间的函数关系ꎮ根据压力/位移值ꎬ可通过易测得的压力数据计算难以常规测量的体表位移数据ꎬ建立压力与体表位移间的关系ꎮ对Ａ~Ｆ这６类胸型 (压力/位移) 角度的函数关系曲线分段进行拟合ꎬ有助于对以胸围为依据的紧身服装设计进行优化ꎮ由于对胸型曲线进行了平均㊁对称等标准化处理ꎬ在[１８０ʎꎬ３６０ʎ]的数据以ｘ＝１８０ʎ为对称轴与[０ʎꎬ１８０ʎ]对称ꎬ因此ꎬ本文仅对[０ʎꎬ１８０ʎ] 压力/位移角度的函数关系进行拟合ꎬ并得出曲线函数及其相应拟合度ꎬ如图８所示ꎮ拟合函数及拟合度如表４所示ꎬ其中ꎬｘ为角度ꎬｙ为压力/位移值ꎮ由表４可知ꎬ在[０ʎꎬ１８０ʎ]内ꎬＡ胸型分两段进行拟合ꎬＢ~Ｆ胸型分三段进行拟合ꎬ其拟合曲线的拟合度(Ｒ２)均在０９９左右ꎮ根据拟合函数ꎬ也可以得知不同胸型下特定压力时的位移大小ꎮ因压力相对于体表位移更易获得ꎬ根据压力计算的位移值是评价压力舒适性及紧身服装塑形美观效果的重要指标ꎬ利用此拟合函数ꎬ可以高效㊁准确地得到体表位移值这一关键数据ꎮ０８第６０卷㊀第１２期基于有限元仿真的不同胸型胸围截面压力位移变化研究图８㊀Ａ~Ｆ胸型 (压力/位移) 角度函数关系拟合曲线Ｆｉｇ.８㊀(Ｐｒｅｓｓｕｒｅ/ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ)￣ａｎｇｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅｆｏｒＡ－Ｆｃｈｅｓｔｔｙｐｅｓ表４㊀Ａ~Ｆ胸型的 (压力/位移) 角度函数关系Ｔａｂ.４㊀(Ｐｒｅｓｓｕｒｅ/ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ)￣ａｎｇｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｆｏｒＡ－Ｆｃｈｅｓｔｔｙｐｅｓ３.３㊀基于不同胸型的压力位移变化规律分析３.３.１㊀不同胸型的体表位移变化规律图９为５种压力作用下人体的位移曲线ꎮ由图９可知ꎬ在不同压力作用下ꎬＢ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ胸型的曲线整体变化趋势基本一致ꎬ随着压力增大ꎬ位移也随之增大ꎬ曲线整体呈现上移趋势ꎬ胸型之间的位移差也是递增的ꎮ在不同压力作用下ꎬＡ胸型在０ʎ和１８０ʎ位置的形变始终大于其他胸型ꎮＢ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ胸型形变最大点均在５０ʎ和３１０ʎ左右ꎮ而受ＢＰ点位置影响ꎬＡ胸型的形变最大点在３５ʎ和３２５ʎ左右ꎮＢ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ胸型形状相对Ａ胸型较外扩ꎬ每类胸型形变最大点和其对应的ＢＰ点位置一致ꎬ越接近ＢＰ点ꎬ形变就会越大ꎮＢ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ胸型形变最小点在０ʎ左右ꎬ即前中位置ꎮＡ胸型的形变最小点在９０ʎ~９５ʎꎬ对应人体侧缝位置ꎮ这６类胸型在０ʎ附近位移变化按顺序递减ꎬ此位置处Ａ胸型位移变化最大ꎬ形变值为Ｅ胸型的２倍左右ꎮ对于Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ㊁Ｅ㊁Ｆ胸型ꎬ仅次于最低点的极小值点出现在这是由于Ａ胸型女体偏瘦ꎬ其９０ʎ和２７０ʎ附近的人体侧缝位置软组织层厚度较薄且基本小于Ａ胸型胸围截面的其他位置ꎬ导致最小形变量出现在该位置附近ꎻ而Ｂ~Ｆ胸型软组织层最薄处位于０ʎ附近ꎬ同时后中１８０ʎ附近位置也相对较薄的ꎬ仅次于０ʎ位置ꎬ０ʎ和１８０ʎʃ２０ʎ分别与最小位移变化和极小值点的位置相对应ꎮ因此ꎬ胸型影响下的软组织层厚度和受压位移密切相关ꎬ受不同胸型形态起伏及软组织层厚度规律影响ꎬ相同压力下ꎬ软组织层较薄的位置ꎬ其位移变化较小ꎮ３.３.２㊀不同压力下的体表位移变化规律图１０为６种胸型在不同压力下的位移变化规律ꎮ由图１０可知ꎬ６种胸型体表的位移变化规律基本一致ꎬ和每类胸型的体表形态特征变化一致ꎮ随着压力增大ꎬ体表各处形变呈递增趋势ꎮ从前中到胸高点位置ꎬ位移随体表形态变化逐渐增大ꎬ再过渡到侧缝位置ꎬ随软组织厚度减小ꎬ形变相应减少ꎮ从侧缝至后侧１２０ʎ左右位置ꎬ位移值随软组织变厚相应增加ꎬ最后向后中方向总体呈下降趋势ꎬ１８０ʎ~３６０ʎ和０ʎ~１８０ʎ对称变化ꎮ１８Ｖｏｌ.６０㊀Ｎｏ.１２Ｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ图９㊀２~４ｋＰａ压力下位移随胸型变化曲线Ｆｉｇ.９㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈｃｈｅｓｔｓｈａｐｅｕｎｄｅｒ２－４ｋＰａｐｒｅｓｓｕｒｅ图１０㊀Ａ~Ｆ胸型位移随压力变化曲线Ｆｉｇ.１０㊀ＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｖｅｒｓｕｓｐｒｅｓｓｕｒｅｃｕｒｖｅｆｏｒＡ－Ｆｃｈｅｓｔｔｙｐｅｓ４㊀结㊀论受不同胸型的截面形态差异影响ꎬ受压后胸围截面发生的形变规律随胸型变化呈现不同特点ꎮ本文根据乳房轮廓特征参数差异将１１４名人体数据细分为６类ꎬ针对每类胸型特点分别建立有限元数值模型ꎬ对其施加５种均匀大小的法向压力ꎬ研究胸型差异下胸围截面压力与位移变化规律ꎬ并拟合得到了 (压力/位移) 角度曲线及其函数关系ꎬ主要结论如下:１)６类胸型受５种不同大小压力载荷作用下ꎬ胸围截面ＢＰ点应力最大ꎬ其次是后侧位置ꎬ曲率较大且位置突出处应力较大ꎮ２)在压力作用下ꎬＡ胸型的形变主要集中在靠近胸高点并偏向前中的位置ꎬ产生的位移变化比较集中ꎮ而从Ａ胸型向Ｆ胸型过渡的过程中ꎬ由于乳房表面起伏形态逐渐变大ꎬ胸部及人体侧面软组织层变厚ꎬ形变随胸型变化增大且呈现外扩趋势ꎬ但形变最大的位置始终在ＢＰ点附近ꎮ３)基于胸型特点构建了６类胸型压力㊁位移和角度间三角函数关系ꎬ拟合度(Ｒ２)均在０.９９左右ꎬ拟合效果较好ꎮ由于实际皮肤表面形变不易通过测量直接获得ꎬ可以在已知压力数据情况下即可求得体表形变数据ꎬ替代了受压位移繁琐的测量ꎬ从而简化测量步骤ꎬ可为紧身服装压力舒适性研究提供参考ꎮ２８第６０卷㊀第１２期基于有限元仿真的不同胸型胸围截面压力位移变化研究«丝绸»官网下载㊀中国知网下载参考文献:[１]ＤＡＮＲꎬＦＡＮＸＲꎬＳＨＩＺꎬｅｔａｌ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔꎬａｎｄａｒｅａｓｈｒｉｎｋａｇｅｍａｓｓｏｆｌｏｗｅｒｌｅｇｗｉｔｈｔｉｍｅｆｏｒｔｈｅｔｏｐｐａｒｔｏｆｍｅｎｓｓｏｃｋｓ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＴｅｘｔｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１５ꎬ１０７(１):１￣９.[２]ＳＵＮＹꎬＣＨＥＮＬＨꎬＹＩＣＫＫＬꎬｅｔａｌ.ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＭｏｏｎｅｙ￣Ｒｉｖｌｉｎｍａｔｅｒｉａｌｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｂｒｅａｓｔｓｉｎ￣ｖｉｖｏｕｓｉｎｇｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＭｅｃｈａｎｉｃａｌＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１９ꎬ９０:６１５￣６２５.[３]ＳＵＮＹꎬＹＩＣＫＫＬꎬＹＵＷꎬｅｔａｌ.３Ｄｂｒａａｎｄｈｕｍａｎｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎｇｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｂｒａｄｅｓｉｇｎ[Ｊ].Ｃｏｍｐｕｔｅｒ￣ＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎꎬ２０１９ꎬ１１４:１３￣２７.[４]ＷＡＮＧＹＲꎬＺＨＡＮＧＰＨꎬＹＡＯＹ.Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｌｏｔｈｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].ＩｎｄｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｉｂｒｅ＆ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１５ꎬ４０(１):９４￣９９.[５]王燕珍ꎬ王建萍ꎬ张燕ꎬ等.基于跑步运动状态下的皮肤拉伸研究[Ｊ].纺织学报ꎬ２０１３ꎬ３４(８):１１５￣１１９.ＷＡＮＧＹａｎｚｈｅｎꎬＷＡＮＧＪｉａｎｐｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＹａｎꎬｅｔａｌ.Ｓｔｕｄｙｏｆｓｋｉｎｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｒｕｎｎｉｎｇｓｐｏｒｔｓｓｔａｔｕｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１３ꎬ３４(８):１１５￣１１９.[６]ＬＩＵＨꎬＣＨＥＮＤＳꎬＷＥＩＱＦꎬｅｔａｌ.ＡｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｌｏｔｈｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｒｍｅｎｔｂｕｓｔｓｔｒａｉｎꎬａｎｄＹｏｕｎｇｓｍｏｄｕｌｕｓｏｆｆａｂｒｉｃꎬｂａｓｅｄｏｎａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ[Ｊ].ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１１ꎬ８１(１３):１３０７￣１３１９.[７]ＺＨＡＮＧＫꎬＣＡＯＬＢꎬＦＡＮＴＡＡꎬｅｔａｌ.Ａｎａｕｔｏｍａｔｅｄｍｅｔｈｏｄｔｏｍｏｒｐｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｗｈｏｌｅ￣ｂｏｄｙｈｕｍａｎｍｏｄｅｌｓｗｉｔｈａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆｓｔａｔｕｒｅａｎｄｂｏｄｙｓｈａｐｅｆｏｒｂｏｔｈｍｅｎａｎｄｗｏｍｅｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｓꎬ２０１７ꎬ６０:２５３￣２６０.[８]常丽霞ꎬ张欣ꎬ齐静.基于三维人体测量技术的女性乳房形态细分研究[Ｊ].纺织学报ꎬ２００６(１２):２１￣２４.ＣＨＡＮＧＬｉｘｉａꎬＺＨＡＮＧＸｉｎꎬＱＩＪｉｎｇ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｕｂｄｉｖｉｄｉｎｇｏｆｆｅｍａｌｅｂｒｅａｓｔｓｈａｐｅｓｂａｓｅｄｏｎ３Ｄｂｏｄｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００６(１２):２１￣２４.[９]ＬＩＵＹꎬＷＡＮＧＪＰꎬＩＳＴＯＯＫＣＬ.ＳｔｕｄｙｏｆｏｐｔｉｍｕｍｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒＣｈｉｎｅｓｅｆｅｍａｌｅｕｎｄｅｒｗｉｒｅｂｒａｓｉｚｅｓｙｓｔｅｍｂｙ３Ｄｖｉｒｔｕａｌａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１７ꎬ１０８(６):８７７￣８８２.[１０]ＳＨＩＹＹꎬＳＨＥＮＨꎬＴＡＹＬＯＲＬＷꎬｅｔａｌ.ＴｈｅｉｍｐａｃｔｏｆａｇｅａｎｄｂｏｄｙｍａｓｓｉｎｄｅｘｏｎａｂｒａｓｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｅｄｂｙａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆＳｉｃｈｕａｎＣｈｉｎｅｓｅｆｅｍａｌｅｓ[Ｊ].Ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓꎬ２０２０ꎬ６３(１１):１４３４￣１４４１.[１１]陈希雅ꎬ赵颖ꎬ蔡晓裕ꎬ等.基于局部特征的青年女性腿部形态分类[Ｊ].纺织学报ꎬ２０２０ꎬ４１(１１):１３６￣１４２.ＣＨＥＮＸｉｙａꎬＺＨＡＯＹｉｎｇꎬＣＡＩＸｉａｏｙｕꎬｅｔａｌ.Ｌｅｇｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｙｏｕｎｇｗｏｍｅｎｂａｓｅｄｏｎｌｅｇｓｈａｐｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２０ꎬ４１(１１):１３６￣１４２.[１２]ＰＥＩＪꎬＰＡＲＫＨꎬＡＳＨＤＯＷＮＳＰ.ＦｅｍａｌｅｂｒｅａｓｔｓｈａｐｅｃａｔｅｇｏｒｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＡＥＳＡＲ３Ｄｂｏｄｙｓｃａｎｄａｔａ[Ｊ].ＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１９ꎬ８９(４):５９０￣６１１.[１３]ＺＨＥＮＧＲꎬＹＵＷꎬＦＡＮＪＴ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆａｎｅｗＣｈｉｎｅｓｅｂｒａｓｉｚｉｎｇｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｂｒｅａｓｔａｎｔｈｒｏｐｏｍｅｔｒｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＥｒｇｏｎｏｍｉｃｓꎬ２００７ꎬ３７(８):６９７￣７０５.[１４]郑玉婕ꎬ覃蕊.压力袜压力与位移随着装时间变化的有限元模拟[Ｊ].丝绸ꎬ２０２２ꎬ５９(１０):７４￣８１.ＺＨＥＮＧＹｕｊｉｅꎬＤＡＮＲｕｉ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｓｏｃｋｓｗｉｔｈｔｉｍｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｉｌｋꎬ２０２２ꎬ５９(１０):７４￣８１.[１５]ＬＩＵＨꎬＣＨＥＮＤＳꎬＷＥＩＱＦꎬｅｔａｌ.Ａｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｉｎｔｏｔｈｅｂｕｓｔｓｉｚｅｒａｎｇｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｆｏｒｔｇａｒｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｅｌａｓｔｉｃｓｐｏｒｔｓｖｅｓｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｈｅＴｅｘｔｉｌｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬ２０１３ꎬ１０４(２):２２３￣２３０.[１６]郑雪ꎬ陈晓娜ꎬ孙光武.运动文胸结构参数对其防震功能影响的研究进展[Ｊ].丝绸ꎬ２０２２ꎬ５９(４):４５￣５１.ＺＨＥＮＧＸｕｅꎬＣＨＥＮＸｉａｏｎａꎬＳＵＮＧｕａｎｇｗｕ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｐｏｒｔｓｂｒａｓｏｎｉｔｓｓｈｏｃｋａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｉｌｋꎬ２０２２ꎬ５９(４):４５￣５１.[１７]刘红.弹力运动背心的压感舒适性研究[Ｄ].无锡:江南大学ꎬ２０１２.ＬＩＵＨｏｎｇ.ＡＳｔｕｄｙｏｆＣｌｏｔｈｉｎｇＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｍｆｏｒｔｏｆＥｌａｓｔｉｃＳｐｏｒｔｓＶｅｓｔ[Ｄ].Ｗｕｘｉ:ＪｉａｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２.[１８]余玉坤ꎬ孙玥ꎬ侯珏ꎬ等.单层服装间隙量的动态有限元模型构建与仿真[Ｊ].纺织学报ꎬ２０２２ꎬ４３(４):１２４￣１３２.ＹＵＹｕｋｕｎꎬＳＵＮＹｕｅꎬＨＯＵＪｕｅꎬｅｔａｌ.Ｄｙｎａｍｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒｃｌｏｔｈｉｎｇｅａｓｅａｌｌｏｗａｎｃｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２２ꎬ４３(４):１２４￣１３２.[１９]周晶晶.年轻女性胸型分析及无缝抹胸压力舒适性研究[Ｄ].杭州:浙江理工大学ꎬ２０１２.ＺＨＯＵＪｉｎｇｊｉｎｇ.ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＢｒｅａｓｔＳｈａｐｅｏｆＹｏｕｎｇＷｏｍｅｎａｎｄＳｔｕｄｙｏｎＣｏｍｆｏｒｔｏｆＳｅａｍｌｅｓｓＣｈｅｓｔＰｒｅｓｓｕｒｅ[Ｄ].Ｈａｎｇｚｈｏｕ:ＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１２.３８Ｖｏｌ.６０㊀Ｎｏ.１２ＳｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｏｆｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｓｉｚｅｓｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＬＩＵＸｉｕｈｕｉａＧＵＭｉｎｇｙｕｅａＰＡＮＹｉｔｉｎｇａＺＯＵＦｅｎｇｙｕａｎａｂｃａ.ＳｃｈｏｏｌｏｆＦａｓｈｉｏｎＤｅｓｉｇｎ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂ.ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｉｌｋＣｕｌｔｕｒｅＨｅｒｉｔａｇｅａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓＤｅｓｉｇｎＤｉｇｉｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＣｕｌｔｕｒｅａｎｄＴｏｕｒｉｓｍｃ.ＺｈｅｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣｌｏｔｈｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＺｈｅｊｉａｎｇＳｃｉ￣ＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＨａｎｇｚｈｏｕ３１００１８ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａｐｐａｒｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｅｍａｎｄｆｏｒｈｅａｌｔｈｙｌｉｆｅｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｃｏｍｆｏｒｔｏｆａｐｐａｒｅｌ.Ｆｏｒｉｔｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｆｏｒｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｏｆｃｌｏｔｈｉｎｇｃｏｍｆｏｒｔ.Ａｎｄｔｈｅｓｉｚｅｏｆｂｏｄｙｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｆｔｅｒｔｈｅｈｕｍａｎｂｏｄｙｉｓｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｉｓｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｆｏｒｔ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｂｏｄｙｓｕｒｆａｃｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｆｏｒｔ.Ｈｏｗｅｖｅｒｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｂｕｓｔｔｙｐｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｓｔａｔｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｃｈａｎｇｅｓｏｆｅａｃｈｐａｒｔｏｆｆｅｍａｌｅｂｏｄｙｂｕｓｔｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎａｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ.Ｂｅｓｉｄｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｄｙｔｙｐｅｓｗｉｌｌｓｈｏｗｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｃｈａｎｇｅｗｈｅｎｔｈｅｙａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｅｘｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｗｈｅｎｅｘｐｌｏｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｂｏｄｙｓｕｒｆａｃｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｔａｋｅｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｂｕｓｔｔｙｐｅｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ.Ｗｅｅｘｐｌｏｒｅｄｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｔｙｐｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｒｅｅｐａｒｔｓｉＤａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｂｕｓｔｔｙｐｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａ３Ｄｓｃａｎｎｅｒｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎ１３６３ＤｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｄａｔａｏｆｆｅｍａｌｅｂｏｄｉｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｕｓｔｔｙｐｅｓａｎｄｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅＧｅｏｍａｇｉｃｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅ￣ｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅ３Ｄｄａｔａａｎｄｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｂｒｅａｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｈｅｒｅａｒｅｓｉｘｃａｔｅｇｏｒｉｅｓｏｆｂｕｓｔｓｈａｐｅｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｂｒｅａｓｔｄｅｐｔｈｔｏｂｒｅａｓｔｗｉｄｔｈ.ｉｉＦｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄｓｕｒｆａｃｅｄａｔａｏｆｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｎｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄａｔａｗｅｒｅａｓｓｅｍｂｌｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｏｆｆｅｍａｌｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓ.Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｃｏｎｔａｃｔｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｆｉｖｅｋｉｎｄｓｏｆｕｎｉｆｏｒｍｎｏｒｍａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｓｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｉｔ.Ｉｔｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｏｆｓｉｘｔｙｐｅｓｏｆｂｕｓｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄｓｔａｔｅｓ.ｉｉｉＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｂｕｓｔｔｙｐｅｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎａｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄａｎｇｌｅａｔｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｔｔｈｅＢＰｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｔｈｅｐｏｓｔｅｒｉｏｒｌａｔｅｒａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｉｓｌａｒｇｅｒａｎｄｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇｐｌａｃｅｈａｓａｌａｒｇｅｒｓｔｒｅｓｓｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｄｕａｌｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｂｒｅａｓｔｓｈａｐｅｔｈｅｃｈｅｓｔａｎｄｔｈｅｓｉｄｅｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｂｏｄｙｈａｖｅｔｈｉｃｋｅｎｅｄｔｈｅｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅｌａｙｅｒａｎｄｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｏｄｙｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｓｈｏｗｓａｔｅｎｄｅｎｃｙｔｏｅｘｐａｎｄｏｕｔｗａｒｄｂｕｔｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓａｌｗａｙｓｉｎｔｈｅｖｉｃｉｎｉｔｙｏｆｔｈｅＢＰｐｏｉｎｔｔｈｅｔｒｉｇｏｎｏｍｅｔｒｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｉｘｋｉｎｄｓｏｆｂｒｅａｓｔｓｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒｅａｓｔｔｙｐｅ.ＴｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｆｉｔＲ２ｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ０.９９ａｎｄｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｇｏｏｄ.Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄａｔａｏｆｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｐｏｉｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｔｈｅｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃａｎｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｔｅｐｓａｎｄｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｔｅｄｉｏｕｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｆｏｒｔｏｆｔｉｇｈｔ￣ｆｉｔｔｉｎｇｇａｒｍｅｎｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｕｓｔｓｅｃｔｉｏｎｆｅｍａｌｅｂｕｓｔｓｈａｐｅ３ＤＳｃａｎｎｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｆｉｔｔｉｎｇ４８。

有限元研究肌肉力对胸腰椎节段椎体应力的影响

有限元研究肌肉力对胸腰椎节段椎体应力的影响关海山;韩来春;马迅;冯皓宇;杨惠林【期刊名称】《中国药物与临床》【年(卷),期】2007(7)12【摘要】目的研究胸腰椎节段(T12-L1-L2)屈曲过程中躯干肌肉力的大小及其对椎体应力的影响.方法建立T12-L1-L2节段三维有限元模型,体外生物力学实验资料验证模型有效性.以轴向随动载荷代替节段间局部肌肉力作用.分别在T12-L1-L2节段屈曲0°、5°、10°、15°时,模拟上身重力(260 N)、竖脊肌力以及随动载荷(0、100、200 N)作用,观察竖脊肌力、椎体表面von Mises应力变化.结果随着T12-L1-L2节段屈曲角度增大,竖脊肌力和椎体表面von Mises应力随之逐渐增大,而随动载荷对椎体表面von Mises应力影响不明显.如果忽略所有肌肉力作用,模型在纯弯矩作用下屈曲相同角度,椎体表面von Mises应力明显降低.结论脊柱生物力学研究不能忽视周围肌肉力的作用,屈曲角度和背侧肌肉力对椎体应力有明显影响.【总页数】4页(P904-907)【作者】关海山;韩来春;马迅;冯皓宇;杨惠林【作者单位】030001,太原,山西医科大学第二医院骨科;030001,太原,山西医科大学第二医院骨科;030001,太原,山西医科大学第二医院骨科;030001,太原,山西医科大学第二医院骨科;苏州大学附属第一医院骨科【正文语种】中文【中图分类】R6【相关文献】1.腰椎后路关节突横突间植骨融合块的宽度对内固定及邻近节段应力影响的有限元研究 [J], 廉洪宇;闫景龙2.骨水泥体积分数对单节段骨质疏松性胸腰椎体压缩骨折行经皮椎体成形术患者邻近椎体骨折的影响 [J], 侯文根;孙晓辉;张超;杨素敏3.有限元分析肌肉力对胸腰椎运动节段椎间盘压力的影响 [J], 关海山;杨惠林;冯皓宇4.胸腰椎运动节段有限元模型屈伸过程中肌肉力的模拟 [J], 关海山;杨惠林;冯皓宇5.骨水泥分布对单节段骨质疏松性胸腰椎椎体骨折并行椎体成形手术的影响 [J], 陈昆;周章南;蔡惠民;刘爱刚;陈荣滋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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刖舌
工作Ｊ。文献［３］中开发了一个５０百分位的男性
成人坐姿有限元模型，用以预测和分析人体在正面
在车辆交通事故中经常发生人体胸部损伤。据和侧面碰撞中的动态响应。文 ห้องสมุดไป่ตู้ ［４］中用胸部有限元模型替代了混３假人有限元模型的胸部结构，来
第７块肋骨进行了一个系列的三点弯曲实验，包括准静态和动态加载实验，来研究加载力和肋骨变形
之问的关系。
该实验配置如图４所示，肋骨试件被放置在实
验台的支撑点上，两支撑点之间间距为０．１ｍ，冲击
列实验的仿真。结果表明，该胸部有限元模型可有效地用于车辆碰撞中的人体胸部损伤生物力学研究。
关键词：人体胸部；肋骨骨折；有限元模型；碰撞
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＨｕｍａｎＴｈｏｒａｘＲｅｓｐｏｎｓｅｓ
Ｏ．２５
．
Ｏ．ｏ５４
０．４００．２５［６］
的肋骨结构对该实验进行了有限元模拟分析。将对应位置的肋骨前后端分别通过在载荷平面内可自由
转动的有限元球铰连接到支撑块上，来模拟实验过程中的肋骨标本固定方式，后端固定，将前面所述的各个速度分别加载到肋骨前端的支撑块上，输出后端铰链力在加载过程中随时间的变化历程。
［摘要］根据前人文献中的生物材料参数，建立了一个基于人体胸部解剖学结构的有限元模型，并利用该模
型，对前人的实验进行仿真，包括对Ｋａｌｌｉｅｒｉｓ的肋骨三点弯曲实验，ＬｉＺｕｏｐｉｎｇ的肋骨结构实验和Ｐａｔｉｒｃｋ低速碰撞系
２０１４（Ｖｏ１．３６）Ｎｏ．２
王方，等：准静态和动态载荷下的人体胸部响应有限元分析
・１９１・
表２胸部模型软组织结构材料参数
组织材料模型剪切模量／ＭＰａ密度／弹性体积衰变参考（ｋｇ／ｍ）模量／ＭＰａ短效剪长效剪常数文献切模量切模量８．３０．００３８４Ｏ．０ｏ１０．２５
器以一定的速度对试件中问位置施加载荷，直到试件断裂失效，加载速度分为准静态（０．０２ｍ／ｓ）和动
态（２ｍ／ｓ和４ｒｎ／ｓ）。
图５肋骨结构实验示意图
１．４胸部模型碰撞模拟
中的胸部损伤风险非常重要。迄今，国内外学者已
个较为完整的男性人体有限元模型，来模拟正面碰撞、侧面碰撞和安全带约束载荷中的人体胸部动态响应，并对损伤进行详细的分析和评估。从２０世纪９０年代末期开始，欧盟资助进行了
通过使用生物材料、机械假人和数学模型等方法，对
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｍａｔｅｉｒａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｕｓｅｄｉｎｐｒｅｄｅｃｅｓｓｏｒｓ ’ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ，ａＦＥｔｈｏｒａｘｍｏｄ —
进行离位乘员在气囊起爆过程中的胸部损伤分析和
研究。文献［５］中建立了一个胸部有限元模型，旨
在分析和确定最有可能引发人体心脏大动脉破裂的
胸部载荷模式，该模型是在之前文献［６］中所建立
的胸部模型基础上改进而来。文献［７］中建立了一
ｖｅｈｉｃｌｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｕｍａｎｔｈｏｒａｘ；ｒｉｂｆｒａｃｔｕｒｅ；ＦＥｍｏｄｅｌ；ｉｍｐａｃｔ
侧面碰撞中的动态响应和损伤机理做了大量的研究
ｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｔｈｏｒａｘＦＥｍｏｄｅｌｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｕｓｅｄｏｒｆｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃｌａｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｈｕｍａｎｔｈｏｒａｘｉｎｊｕｒｉｅｓｉｎ
在人体胸部损伤生物力学研究中，曾经有许多研究人员做过大量的人体胸部碰撞块实验。有研究人员通过分析认为，从评估胸部刚度特性来说，碰撞块实验要比台车实验更合适。文献［２４］和文献［２５］中在美国通用汽车公司进行了一系列共计３０多个胸部摆锤冲击实验，实验中人体尸体标本按照
０．５ｍ／ｓ），实验配置如图５所示。本文中利用模型中
心脏黏弹性材料１０ｏ０
肺黏弹性材料１０ｏＯ３．３３３０．００７１５０．００４１５０．２５
脾黏弹性材料ｌｏ０Ｏ
ｅｌｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｈｕｍａｎａｎａｔｏｍｉｃｌａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｍｏｄｅｌａｓｅｉｅｒｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｎｐｒｅｄｅｃｅｓｓｏｒｓ ’ ｅｘ－ｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓＯｆｔｈｒｅｅ — ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔｆｏｒｉｂｒｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙＫａｌｌｉｅｒｉｓ，ｔｈｅｉｂｒｓｔｒｕｃｔｕｒｌａｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙＺｕｏｐｉｎｇＬｉ，ａｎｄＰａｔｉｒｃｋ ’ Ｓｓｅｉｅｒｓｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｓｏｆｌｏｗ— ｓｐｅｅｄｉｍｐａｃｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
人体动态响应和损伤机理等进行了广泛的研究。而
近年来，人们采用人体有限元模型对胸部在正面或
国家８６３计划项目（２００６ＡＡ１１０１０１）和湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主研究课题（６１０７５００４）资助。原稿收到日期为２０１２年３月７日，修改稿收到日期为２０１２年５月２４日。
究肋骨在受到类似汽车正面碰撞中前后方向载荷时的响应。选取尸体标本上的第２、４、１０节肋骨分别
进行准静态（０．００２ｍ／ｓ）和动态加载实验（右边第２
节Ｒ２速度１ｍ／ｓ，左边第４和１０节Ｌ４和Ｌ１０速度
汽
车
工
程
２０１４年（第３６卷）第２期
ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１４０３７
准静态和动态载荷下的人体胸部响应有限元分析术
王方，杨济匡，李桂兵
（１．湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙４１００８２；２．查尔摩斯理工大学应用力学系，瑞典哥德堡４１２９６）
ＵｎｄｅｒＱｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃａｎｄＤｙｎａｍｉｃＬｏａｄｉｎｇ
ＷａｎｇＦａｎｇ．ＹａｎｇＪｉｋｕａｎｇ ’ ＆ＬｉＧｕｉｂｉｎｇ
１．ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｆｏｒＶｅｈｉｃｌｅ舶，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８２；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈａｌｅｒｍｓＵｎｉｅｒｖｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｏｔｈｅｎｂｕｒｇ４１２９６，Ｓｗｅｄｅｎ
肠道黏弹性材料１Ｏ０００．０２５
多位学者采用不同的人体尸体肋骨标本进行了一系列的相关实验研究卜。在这些实验中，人们都将