行走中股骨生物力学特性的有限元分析

摘要：

目的：利用有限元的方法，模拟人体最佳边界条件，探寻行走过程中股骨的生物力学情况。方法根据股骨CT数据进行三维重建，并且网格化。利用计算机仿真软件AnyBody模拟正常人平地行走时的动作，导出股骨在整个运动过程中受到的肌肉力。利用Geomagic studio和Hypermesh软件完成目标模型与AnyBody模型的坐标匹配，将肌肉力加载在股骨上。在有限元分析软件Abaqus上计算步态过程中股骨受到的von Mises应力、应变的大小及其集中部位。结果在站立相中期，股骨受到的应力最大，为27．70 MPa，应力集中在小转子稍下方偏后侧。股骨在对侧承重期的受到的应力最小；在摆动相，应力集中在股骨中下段的内侧，为3．52 MPa。最大应变出现在站立相中期，大小为0．39 mm，位于股骨头；在摆动相，应变最大位于股骨中段，大小为0．12 mm；对侧承重期股骨的局部应变最小。结论人体行走过程中，在站立相中期，股骨的小转子稍下方偏后侧局部受到的应力最大，而最大应变集中出现在股骨头。

关键词：有限元、股骨、行走、生物力学、边界条件

所属期刊栏目：37

分类号：R68;G80

资助基金：广东省科技计划项目编号2013B010406007

在线出版日期：2016-05-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：512-515