頭蓋骨微觀多孔組織結(jié)構(gòu)及彎曲性能研究.pdf

1、頭蓋骨作為抵御外部沖擊對腦組織破壞的介質(zhì)，對于保障人的生命安全具有及其重要的作用。然而數(shù)據(jù)表明，頭蓋骨也是人體最易遭受創(chuàng)傷的部位。因此，對頭蓋骨在外部載荷作用下的變形和失效機制研究成為眾多學者關(guān)注的焦點。研究頭蓋骨受到損傷時的生物力學行為對于頭部損傷的預(yù)防、替代材料的開發(fā)、防護裝備設(shè)計、新型結(jié)構(gòu)研發(fā)以及司法鑒定等具有重要的意義。頭蓋骨的實驗研究方法具有諸多缺陷和限制，因此本文將采用有限元模擬的方法對頭蓋骨在準靜態(tài)作用下的彎曲性能和失效機

2、制進行研究。
　　首先，對頭骨樣品進行了CT掃描，獲取了頭骨的二維斷層圖像。利用逆向工程技術(shù)，獲取了與真實頭骨相似度較高的三維重建頭骨模型并重建出了頭骨的二維斷層截面?；谥亟ǖ念^骨截面，獲得了二維拉伸頭骨模型和多截面組合頭骨模型兩種頭骨的簡化模型。
　　其次，采用不同的本構(gòu)模型模擬了二維拉伸頭骨模型的三點彎曲實驗，模擬結(jié)果表明，兩種本構(gòu)的模擬所獲得的極限載荷和彎曲強度均在其他學者的實驗范圍內(nèi)，證明了本構(gòu)模型的可靠性。分別考

3、察了頭蓋骨在三點彎曲作用、分布載荷作用以及外力擠壓等不同工況下的破壞模式。研究了年齡因素對頭蓋骨力學性能的影響。選取了不同的重構(gòu)截面，比較了不同截面的二維拉伸頭蓋骨模型的力學性能差異。
　　再次，對多截面組合頭骨模型的三點彎曲進行了有限元模擬，分析了其載荷—位移曲線特征及應(yīng)力分布狀態(tài)，并對比了多截面組合頭骨模型與二維拉伸頭骨模型的承載能力差異。模擬了多截面組合頭骨模型在分布載荷作用下的變形和失效，并考察了頭骨的承載能力與分布載荷作