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基于本构模型参数的肌肉主动力响应有限元分析
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Finite Element Analysis of Active Muscle Response Based on Parameters of Constitutive Models
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    摘要:

    研究了肌肉主动力有限元模型的力学性能与稳定性,使其适用于头颈部动力学响应的仿真研究.运用准线性黏弹性被动单元与Hill主动单元相耦合的方法,建立了兔子胫前肌的有限元仿真模型.对比Myers实验数据验证了该模型在不同应变率下离心收缩的应力应变特性.同时研究了等长收缩与轴向压缩模式下的肌肉的力学特性.仿真结果表明,仿真模型与实验输出应力应变曲线具有较好的一致性,在相同应变情况下,最大应力误差仅为0.07 MPa.该模型具有较好的计算稳定性与生物逼真度,能够满足人体颈部肌肉建模的需求.

    Abstract:

    This paper analyzed the mechanical characteristics and dynamic stability of the finite element muscle model with activation behavior in order to better apply it in the simulation of head-neck dynamic response. A coupling constitutive material combining quasi-linear viscoelastic element and Hill type element,representing the passive behavior and active behavior respectively, was applied to the rabbit tibialis anterior FE model. The model was validated with eccentric contractions tests under different strain rates published by Myers. The mechanical characteristics of the muscle were also analyzed under isometric contractions and axial compressions. The results have shown that the strain-stress characteristics are consistent with the reference tests and the maximum stress differences are less than 0.07MPa under the same strain condition. This constitutive model has a good stability and biofidelity that can fulfill the requirement of neck muscle system modeling for biomechanical study.

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李凡,粟思橙,胡伟,黄晶,杨济匡.基于本构模型参数的肌肉主动力响应有限元分析[J].湖南大学学报:自然科学版,2014,41(10):49~54

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  • 在线发布日期: 2014-11-08
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