頭蓋骨微觀多孔結構表征及抗沖擊性能研究.pdf

1、頭蓋骨是一種典型的輕量化多孔結構，作為人腦的外部保護層，頭蓋骨的破壞是一種最常見的創(chuàng)傷性腦損傷類型。本文旨在開展頭蓋骨在沖擊荷載作用下的破壞機理和能量吸收的研究工作。
　　采用非破壞性的3D微型電腦斷層掃描技術(顯微CT)掃描真實的人頭蓋骨結構，由此重建有限元模型，用于研究人類頭蓋骨的微觀多孔結構、抗沖擊性能和變形失效機制。本文利用逆向工程軟件RAPIDFORM重建頭蓋骨二維幾何截面，由此得到頭蓋骨微觀結構特征的參數，將幾何截面導

2、入HYPERMESH中劃分高質量的有限元網格。在重建頭蓋骨三維梁模型以及三維塊模型時，使用RAPIDFORM以及醫(yī)學影像軟件MIMICS對顯微CT掃描出的頭蓋骨結構進行處理和優(yōu)化，得到初步的有限元模型，導入HYPERMESH中進行有限元網格的優(yōu)化。使用ANSYS的LS-DYNA模塊對得到的二維和三維有限元模型進行抗沖擊力學性能的研究。
　　對重建出的二維頭蓋骨結構進行細致的抗沖擊性能研究，模型兩端固支，沖擊物沖擊結構的中間部位，改

3、變沖擊物的沖擊速度、沖擊角度、形狀及密度，查看這些參數對結構吸能特性的影響，得到不同參數下結構的沖透閾值速度及失效機制漸進圖?？偨Y對比不同參數下結構的吸能特性，包括吸能量、吸能率及結構最終破壞形式。
　　對三維梁模型進行抗沖擊性能的有限元分析，采用兩種方式建立三維梁模型，一種方式是通過二維模型拉伸獲得三維拉伸梁模型，另一種方式是重構真實的頭蓋骨梁模型，前者工作量較小，后者較為復雜耗時。同樣使用兩端固支的約束方式。用沖擊圓柱沖擊模型