基于SPH-FEM手指模型的皮肤摩擦行为分析

论文摘要

针对基于传统有限元算法（FEM）的手指模型并不能很好地模拟皮肤大变形的问题,提出了一种基于有限元和光滑粒子动力学耦合算法（SPH-FEM）的手指建模方法,以保证模型在大变形和极端变形情况下的适应性.由于该方法本身具有的"无网格"特性,其对皮肤组织表现出流固双相特性的模拟上对比传统的FEM方法具有天然优势.建立了基于SPH-FEM手指建模方法的手指模型,进行尖刺刺入仿真试验和平板摩擦仿真试验,考察皮肤的应力应变.为了验证SPH-FEM手指建模方法的合理性和有效性,对基于SPH-FEM手指模型与基于FEM手指建模方法进行比较.结果表明,SPH-FEM手指模型在整体形变趋势上与FEM手指模型较为一致,并且在应对大变形时响应速度相较于FEM手指模型明显加快,但存在一定的滞后性; SPH-FEM手指模型在小变形时的精度稍显不足.

论文目录

• 1 理论概述
•   1.1 SPH核心思想
•   1.2 SPH基本原理
• 2 模型建立
• 3 结果分析
•   3.1 尖刺试验
•   3.2 平板试验
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 陈思,乔筱祺,李天博,王颢,杨佳楠,王冬青

关键词: 生物流体,手指模型,有限元分析,摩擦

来源: 排灌机械工程学报 2019年12期

年度: 2019

分类: 农业科技,基础科学,医药卫生科技

专业: 力学,生物医学工程

单位: 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心,科罗拉多大学博尔德分校机械工程学院,江苏大学电气信息工程学院,江苏大学医学院

基金: 江苏省自然科学基金资助项目(BK20170552),国家自然科学基金资助项目(51805218),中国博士后科学基金面上资助项目(2018M632239),江苏省博士后基金资助项目(1701063C),江苏大学高级人才科研启动基金资助项目(16JDG060)

分类号: R318;O313.5

页码: 1067-1071

总页数: 5

文件大小: 2565K

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