有限元分析在生物力學研究中的應用越來越廣泛，用于模擬沖擊、碰撞等較短時間內動態過程的顯式求解方法也越來越受到重視。目前此種求解方法主要應用于膝關節的瞬時沖擊，交通工具對人體不同部位的撞擊跌倒，瞬間股骨近端和骨盆等所受沖擊以及運動中足部結構所受沖擊等方面，對理解動態過程中各部位的受力狀態及致傷機制有重要作用。對于模擬生物體在沖擊狀態下的受力情況研究，目前較多關注于相關骨與關節的力學分布狀態，而對于其周圍起重要力傳遞作用的皮膚及皮下組織的FEA模擬精確性關注較少。軟組織抗壓機械性能模擬的準確性將直接影響整體模型FEA結果的準確性。因此，有必要對皮膚及皮下組織的FEA相關參數進行有效設定，并對其FEA模擬準確性進行驗證。
      本研究以常用的FEA軟件為工作平臺，以足跟部皮膚(皮下組織復合體作為實驗對象，對其抗壓機械性能進行測定，并根據實驗數據對軟組織的FEA相關參數進行設定，最后結合實驗數據對FEA模擬結果進行驗證，為相關研究提供有效的軟組織FEA參數計算方法；并介紹如何優化參數以提高計算準確度，為相關人體沖擊的FEA研究提供參考。
      利用超彈性材料屬性定義軟組織時，在高壓縮率情況下，軟組織的有效剛度與體外實驗相比偏小，這在本實驗以等的研究中均可觀察到。簡化的 FEA 模型和使用具有標準化性質的名義應力及名義應變計算材料參數可能是造成此問題的主要原因。
      軟組織中液體含量較大且近似具有不可壓縮材料特性，所以將模型賦予各向同性特性超彈性材料屬性是目前FEA中對軟組織常用的簡化方法。利用現有軟件所定義的超彈性材料本構方程對軟組織進行定義，并根據實驗測量的軟組織抗壓縮性能所獲取材料參數對模型進行賦值運算是當前軟組織FEA 模擬中的常用做法。此方法可獲取與實驗狀態下具有相同走行趨勢的 FEA 輸出結果，具有較好的模擬性能，但其 FEA 模擬結果的準確性卻有待提高。
      本實驗對皮膚(皮下組織復合體進行軟組織單軸壓縮性能測試，與橡膠等超彈性材料測試主要利用單軸和雙軸拉伸實驗不同，這主要與軟組織的具體性質有關。一方面，對軟組織進行拉伸實驗較困難; 另一方面，軟組織脂肪含量豐富，在壓縮過程中接觸面的摩擦阻力對材料性能幾乎不造成影響，故本實驗選擇單軸壓縮實驗對軟組織材料性質進行測試。在模擬脂肪等結締組織的超彈性材料屬性時，多用二階的polyminan非線性超彈性模型。本實驗證明，利用功能進行超彈性材料參數計算和曲線估計時，二階 polyminan擬合曲線與實驗曲線幾乎完全重合，說明應用此種模型的合理性。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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