[发明专利]一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法

摘要

本发明提供了一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，包括以下步骤步骤1，对人体头部进行断层扫描和核磁共振扫描，得到断层扫描图像；步骤2，将断层扫描图像导入Mimics中，对断层扫描图像进行预处理，得到点云数据；步骤3，将所述步骤2得到的点云数据导入到Geomagic Studio中，对点云数据进行参数化处理，生成曲面，再检测生成的曲面，使用三次贝塞尔曲线拟合各曲面，得到三维几何模型；步骤4，将三维几何模型导入到HyperMesh进行网格划分，设置单元体类型为线性四面体单元，并对局部网格进行优化，生成三维实体模型；步骤5将三维实体模型导入Abaqus，定义组织材料特性参数并为组织添加边界和接触条件，得到人体头部的有限元模型。

主权项

一种用于汽车碰撞损伤研究的人体头部有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对人体头部进行断层扫描和核磁共振扫描，结果保存为DICOM格式，得到断层扫描图像；步骤2：将所述步骤1得到的断层扫描图像导入Mimics中，对断层扫描图像进行预处理，所述预处理包括滤波、图像分割、边界轮廓提取，结果保存为STL格式，得到点云数据；步骤3：将所述步骤2得到的点云数据导入到Geomagic Studio中，对点云数据进行参数化处理，生成曲面，再检测所述曲面，去除曲面上的噪声点和重复点，再用三次贝塞尔曲线拟合各曲面以得到三维几何模型；步骤4：将所述步骤3得到的三维几何模型导入到HyperMesh进行网格划分，生成实体三维网格，设置单元体类型为线性四面体单元，在HyperMesh的网格生成器中，用阵面推进法来填充表面四面体单元限定的封闭区域，并且部分离散的病态单元在内置的3‑MATIC啮合预处理器中重新划分，然后，将划分好的四面体网格通过结点插入和删除，并且对局部网格进行优化，最后生成三维实体模型；步骤5：将所述步骤4得到的三维实体模型导入Abaqus，定义组织材料特性参数并为组织添加边界和接触条件，组织材料特性参数定义为非线性黏弹性材料，采用第二代非支配排序遗传算法获取精确的各组织材料特性参数，头骨、脑脊液、脑之间采用正常的硬接触压力超闭合边界条件以及摩擦系数为0.2的切向滑动边界条件，其他颅内各组织之间采用网格固连的面‑面接触方式，最后生成人体头部的有限元模型。