基于有限元的“压力袜-下肢”压力传递与共偶变形研究

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1、学校代码：10255学号：2161037基于有限元的“压力袜-下肢”压力传递与共偶变形研究ResearchonPressureDeliveryandCo-coupleDeformationof"CompressionStockings-Lowerlimb"BasedonFiniteElement学科专业：纺织工程（服装）Major:TextileEngineering（Fashion）作者姓名：马冬冬Author:MaDongdong指导老师：王永荣Supervisor:WangYongrong校外导师：耿轶凡:GengYifan东华大学服装学院2018

2、年5月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或

3、部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要基于有限元的“压力袜-下肢”压力传递与共偶变形研究摘要压力袜又称为医用压力袜或弹力袜，采取渐进式分段设计，由脚踝处向上逐渐递减压力。它可以有效促进下肢静脉血液回流至心脏，预防和治疗静脉曲张、血栓等疾病。目前国内外学者主要侧重于压力袜的压力分布研究和其临床工效的研究，但其医疗功能性原理未被揭示，即鲜有对“压力袜-下肢”的压力传递和共偶变形研究。首先，本研究

4、通过建立三维的“压力袜-下肢”有限元模型，通过模拟计算，得到下肢模型表面的压力分布。过程如下：通过CT扫描获取受试者下肢多个截面图像，并依据图像建立腿部三维刚性有限元模型；通过自行设计的拉伸实验测试，获得压力袜的各段材料参数，包括压力袜材料的弹性模量和泊松比，并结合压力袜尺寸、密度和厚度，建立压力袜的有限元壳单元模型。模拟结果与实际测量结果对比表明该模型在预测压力分布方面具有一定有效性。然后是依据CT图像建立多层次的二维的有限元模型，输出结果为二维有限元截面的应力分布。通过各截面内部应力分布，并结合有限元的分析步和各截面节点的压力变化，由此分析压力传递过

5、程，从而探究各截面在不同压力等级时的压力传递机制。在研究下肢和压力袜的形变时，是通过建立弹性体的下肢有限元I摘要模型，并将实际测量的压力作为静载荷施加在装配好的下肢模型上，得到不同压力等级下的下肢形变分布。经对比验证，该模型可用于下肢形变分布预测。最后，在分析“压力袜-下肢”共偶变形过程中，先分析了压力与压力袜拉伸应变的关系；通过有限元输出各截面上点的位移，结合该点所受压力，得到压力与位移的函数关系，最终拟合出下肢形变与压力袜拉伸应变之间的函数关系。通过对下肢各截面的分区和测量，分别计算各截面在不同压力等级下的周长变化与分配以及面积变化与分配。结果显示，

6、各截面的周长和面积并不是随着压力的增加而减小，不同截面的不同区域有着不同的变化规律。本课题是采用有限元模拟的方法对目标模型进行仿真模拟，分析下肢的压力分布和应力变化，以及受力时其形态的变化，进而探讨“压力袜-下肢”压力传递和共偶变形，相关结果和预测模型可为继续探究压力袜功能性提供参考，同时还为压力袜的优化设计提供依据。关键字：压力袜；有限元；压力传递；共偶变形II摘要RESEARCHONPRESSUREDELIVERYANDCO-COUPLEDEFORMATIONOF"COMPRESSIONSTOCKINGS-LOWERLIMB"BASEDONFINIT

7、EELEMENTABSTRACTCompressionstockingsalsoknownasmedicalcompressionstockingsorelasticstockings,itadoptagradualincreasepressuredesign,graduallyreducingthepressurefromtheankleuptothigh,whichcaneffectivelypromotethereturnofvenousbloodtoheartinlowerlimbs,alsopreventandtreatdiseasessuch

8、asvaricoseveinsandthrombus.Atpresent,sch