人体脊柱腰椎节段三维有限元建模

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1、第3卷第8期598中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE2008年8月人体脊柱腰椎节段三维有限元建模1,23鲍春雨，刘晋浩（1．东北林业大学工程技术学院，哈尔滨150040；2.天津体育学院体育系，天津300381；3.北京林业大学工学院，北京100083）摘要：为了探讨人体脊柱腰椎节段三维重建方法，利用逆向工程软件Mimics(Materialise'sInteractiveMedicalImageControlSystem)，结合CT断层扫描图像，重建人体脊柱腰椎节段三维几何模型。经ANSYS转化建立脊柱腰椎L

2、1-3的理想三维有限元模型，在Mimics中对所建立的有限元模型赋材质，实现了非均匀材质的骨组织赋值问题。该腰椎节段三维有限元模型高度模拟腰椎结构与材料的特性，具有结构完整、空间结构的测量准确度高、单元划分精细、重点突出等优点。本模型可进行任意旋转观察，可任意切割，并可通过调整模型几何及材料参数，施加不同的载荷与边界条件以模拟不同实验状态并能够以不同的文件格式输出，可用于计算机辅助设计、快速成型、有限元分析等领域。关键词：人机工程学；有限元模型；腰椎节段中图分类号：R318文献标识码：A文章编号：1673－7180(2008)0

3、8－0598－5Three-dimensionalfiniteelementmodelingofhumanbodylumbar1,23BAOChunyu，LIUJinhao(1.CollegeofEngineering&TechniqueinNortheastForestUniversity,Harbin150040;2.DepartmentofPhysicalEducationinTianjinUniversityofSport,Tianjin300381;3.SchoolofTechnology,BeijingForestr

4、yUniversity,Beijing100083)Abstract:Inordertodiscussthemethodofthree-dimensionalreconstructionforhumanbodylumbar,athree-dimensionalgeometricalmodeloflumbarwasreconstructedbasedonCTimagesusingreverseengineeringsoftwareMimics,andathree-dimensionalfiniteelementmodelofL1-

5、3wasestablishedbysmoothing,remeshingandconvertingasurfacemeshtoavolumetricmeshinANSYSsoftware,subsequentlythematerialpropertiescanbedisplayedonthemodelthroughgrayvalueinMimicswithasymmetricalmaterialcharacters.Thesimulationonthestructureandpropertiesoflumbarthroughth

6、eestablishedthree-dimensionalfiniteelementmodelshowsthatitsstructureiswholeanditselementsarefine,whichverifiestheaccuracyandcredibilityofthemodel.Itcanberotatedandsegmentedatrandom;thegeometricalandmaterialparameterscanbeadjusted;anddifferentexperimentalconditionscan

7、besimulatedbyapplyingdifferentloadsandboundaryconditions,whichcanbeusedtoanalyzethebiomechanicscharacteristicsofspineforhumanbodyindifferentconditions.ThemodelwithdifferentformatscanbeusedinCAD,RP(RapidPrototyping)andFEA(FiniteElementAnalysis).Keywords:ergonomics；fin

8、iteelementmodel；motionsegmentoflumbar基金项目：教育部博士学科点专项基金资助项目(20070022038)作者简介：鲍春雨(1973－)，男，博士研究生，讲师通信联系人：刘晋浩，教授，liujinhao@vip.163.com