Характерные черты модели
- Разные структуры разбиваются на сетки одновременно: скальп, череп, мозг (белое и серое вещество), ...
- Контактная поверхность генерируется автоматически на границе между структурами
Алгоритм
Для КЭ-моделирования последствий тупого удара в область черепа человека, были использованы результаты МРТ сканирования головы взрослого мужчины с высоким разрешением. Снимки были сделаны от вершины головы до основания черепа в аксиальной проекции. Разрешение в плоскости коронарного среза составило 0.9375 мм x 0.9375 мм, шаг томографирования 1.5 мм. Исходный массив данных, содержащий трехмерное изображение, был конвертирован в массив с пространственным разрешением 1.5мм x 1.5мм x 1.5мм. Затем, чтобы разделить череп на исследуемые области, в ScanIP было использовано ручное и полуавтоматическое сегментирование. Пространственная КЭ сетка черепа, внутричерепное содержимое и граничные контактные поверхности были сгенерированы в +FE автоматически.
- Построение сетки КЭ
- Гладкая сетка сегментированных структур
- Граница между мозгом и черепом
- Время построения сетки: 1 минута
Затем, чтобы подтвердить результаты КЭ расчетов экспериментом, по имеющимся результатам сканирования была построена модель черепа в натуральную величину с использованием метода быстрого прототипирования. Численная и физическая модели были использованы для того, чтобы определить величины основных, показательных характеристик, таких как длительность удара, максимальные значения приложенных к черепу сил и максимальные величины давления, измеренные в участке удара.
- LS-Dyna 3D
- Шар представлен в модели; Промоделировано столкновение
- Время решения (Intel 2.8 ГГц): 40 минут
- Число степеней свободы: 168 200
Публикации
Johnson, E.A.C., Young, P.G., 2005. On the use of a patient-specific rapid-prototyped model to simulate the response of the human head to impact and comparison with analytical and finite element models. Journal of Biomechanics, 38, 39-45.