人體頭頸部模型肌肉主動(dòng)力反饋控制研究.pdf

1、在各類(lèi)型的交通事故中，人體的頭頸部是最容易受到創(chuàng)傷的部位，往往發(fā)生嚴(yán)重或致命的損傷。頭頸部損傷導(dǎo)致傷者長(zhǎng)期受后遺癥的影響，甚至喪失生活的能力，給社會(huì)和個(gè)人造成了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和精神損失。研究頭頸部在交通事故中的損傷機(jī)理以及防護(hù)技術(shù)，在保護(hù)乘員具有重大的意義。頭頸部數(shù)字模型是研究汽車(chē)碰撞中頭頸部損傷機(jī)理以及防護(hù)重要的手段。
　　本文的目的是建立一個(gè)肌肉主動(dòng)力主控制、具有自適應(yīng)能力、生物逼真度更高的人體頭頸部有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行前、

2、后碰撞驗(yàn)證;并利用該模型研究碰撞中頸部肌肉主動(dòng)力對(duì)頭頸部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)以及頸部損傷的影響。
　　本文首先概述了前、后碰撞中頭頸部損傷機(jī)理及其運(yùn)動(dòng)學(xué)理論、頭頸部解剖學(xué)知識(shí)、骨骼肌肉微觀生物力學(xué)及其本構(gòu)模型;針對(duì)已有頭頸部有限元模型存在的不足對(duì)其進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn);根據(jù)神經(jīng)肌肉控制理論、經(jīng)典控制理論和Hill肌肉材料屬性特點(diǎn)，擬定了頭頸部肌肉主動(dòng)力控制方案，采用LS-DYNA關(guān)鍵字編寫(xiě)控制程序，在有限元軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了肌肉主動(dòng)力對(duì)頭頸部模型的

3、控制;最后在前、后碰撞條件下驗(yàn)證了具有肌肉主動(dòng)力控制的頭頸部模型的有效性，并將添加了主動(dòng)力控制的頭頸部模型應(yīng)用于后碰撞模型中，研究肌肉主動(dòng)力在追尾碰撞中對(duì)頭頸部運(yùn)動(dòng)學(xué)響應(yīng)及頭頸部損傷的影響。
　　研究結(jié)果表明，含肌肉主動(dòng)力控制的頭頸部模型在前、后碰撞仿真中與志愿者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的吻合性，通過(guò)反饋控制所獲得的激活等級(jí)曲線(xiàn)具有很好的延時(shí)性，并可根據(jù)不同碰撞條件下頭頸部的不同狀態(tài)輸出相應(yīng)的激活等級(jí)，進(jìn)而提高了人體頭頸部有限元模型的自適