[发明专利]30°躯干角国人体征六岁儿童乘员有限元模型及其构建方法与应用

权利要求书

1.一种30°躯干角国人体征六岁儿童乘员有限元模型的构建方法，其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：

步骤A：对15°躯干角国人体征六岁儿童乘员有限元模型腹部进行调整；

步骤B：确定所述六岁儿童乘员有限元模型下肢旋转中心及旋转轴，对其下肢进行调整；

步骤C：调整所述六岁儿童乘员有限元模型臀部肌肉；

步骤D：对所述六岁儿童乘员有限元模型腹部韧带、肌腱结构重新连接，并重构步骤A删除的脂肪及皮肤；

步骤E：检查整个模型是否存在干涉并进行相应的调整，得到30°躯干角国人体征六岁儿童乘员有限元模型。

2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤A中，所述对模型腹部进行调整的操作具体包括删除腹部脂肪和皮肤，打断腹部韧带和肌腱。

3.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤B中，所述确定六岁儿童乘员有限元模型下肢旋转中心及旋转轴，并对其下肢进行调整的方法为：

步骤B1：将所述六岁儿童乘员有限模型髋臼内凹面所有节点进行显示，并沿髋臼内凹面曲度将所有节点连接，对其曲率进行测量比较，选择曲率变化最大的边界确定髋臼内凹面的中心；

步骤B2：将左右髋臼内凹面中心连线定义为所述六岁儿童有限元模型下肢的旋转轴，连线中点作为旋转中心，对六岁儿童有限元模型下肢进行旋转调整。

4.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤C中，所述六岁儿童乘员有限元模型的臀部肌肉调整方法为：

步骤C1：基于六岁儿童解剖学结构确定股方肌和臀大肌位置；

步骤C2：根据解剖学中臀大肌的位置，在HyperMesh中使用rotate指令对臀大肌旋转调整，直至符合解剖学结构；

步骤C3：根据股方肌的解剖学位置，通过translate和rotate指令对股方肌进行压缩、旋转，直至符合解剖学要求；

步骤C4：根据解剖学结构，使用ruled指令创建韧带将股方肌与骨盆、股骨连接，直至符合解剖学要求。

5.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤D中，所述模型结构重新连接和重构具体包括以下步骤：

步骤D1：根据六岁儿童解剖学结构，在HyperMesh中采用ruled指令创建腹部韧带和肌腱；

步骤D2：通过HyperMesh中的LinearNodes与SmoothNodes指令创建符合儿童解剖学结构的几何曲面；

步骤D3：基于创建的几何曲面通过solidmap指令划分3D网格，实现六岁儿童乘员有限元模型的脂肪和皮肤重建。

6.一种如权利要求1-5之任一项所述方法构建获得的30°躯干角国人体征六岁儿童乘员有限元模型。

7.如权利要求6所述的有限元模型，其特征在于，所述有限元模型中颅骨、大脑、小脑、脑干、骨骼、内脏、肌肉、脂肪采用六面体实体网格，大脑镰、韧带、密质骨、皮肤组织采用壳单元模拟；所述模型脑组织、密质骨与松质骨、肋骨与椎骨、肋软骨与肋骨、脂肪与皮肤均采用共节点连接，肌肉与骨骼通过韧带连接，模型整体设置自接触避免组织结构互相穿透；所述模型不同组织结构被赋予相应的材料属性，使模型通过带有力学属性的单元和节点计算儿童乘员在特定坐姿下的运动学参数以及应力应变分布状况。

8.如权利要求6所述的有限元模型，其特征在于，所述有限元模型头部、颈部、胸部、腹部、四肢具有详细的解剖学结构，符合国人特征六岁儿童坐姿解剖学结构要求，所述模型中使用肌肉组织模型替代原模型中的弹簧单元。