基于多體動力學(xué)和有限元方法的三級跳運(yùn)動人體膝關(guān)節(jié)沖擊損傷分析研究
本文選題:膝關(guān)節(jié) + 三級跳 ; 參考:《振動與沖擊》2015年17期
【摘要】:為了研究三級跳訓(xùn)練、競賽對運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)沖擊損傷影響程度,以1名健康男性運(yùn)動員左膝關(guān)節(jié)為研究對象,利用膝部CT掃描和磁共振(MRI)相結(jié)合的方法,建立了包括股骨、脛骨、腓骨、髕骨以及膝部各主要軟骨、韌帶在內(nèi)完整的三維膝關(guān)節(jié)立體模型;采用多體動力學(xué)(MDA)與有限元分析(FEA)相結(jié)合的方法,計算出三級跳起跑、跳躍、落地全過程運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)處沖擊狀態(tài)下的應(yīng)力、應(yīng)變及位移變化狀況。計算顯示:在三級跳運(yùn)動過程中,膝關(guān)節(jié)脛骨外側(cè)接觸區(qū)域受到的載荷,發(fā)生的位移最大,并隨著跳躍和落地的沖擊程度增強(qiáng)而變大。這加劇了脛骨部位的磨損程度,因而易誘使運(yùn)動員膝關(guān)節(jié)發(fā)生骨損傷,計算結(jié)果與國外相關(guān)文獻(xiàn)相比較為一致。結(jié)果表明:借助有限元與多體動力學(xué)相結(jié)合的方法,能夠較好地研究三級跳訓(xùn)練和競賽過程中人體膝關(guān)節(jié)的沖擊振動行為,為膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷開辟了一條新的研究方法,也為膝關(guān)節(jié)運(yùn)動損傷的防治提供了一定的參考依據(jù)。
[Abstract]:In order to study the effect of competition on impact injury of knee joint, a healthy male athlete with left knee joint was studied. The method of knee CT scan and magnetic resonance imaging (MRI) was used to establish the method including femur.A three-dimensional three-dimensional model of the tibia, fibula, patella and major cartilage and ligaments of the knee was established, and the method of MDAand finite element analysis (FEAEA) was used to calculate the three-stage jump and take off.Changes of stress, strain and displacement in the impact state of the knee joint of the athlete during the whole landing process.The calculation shows that the displacement of the lateral contact area of the knee joint is the largest during the three-stage jump movement, and the displacement increases with the increase of the impact degree of the jump and landing.As a result, the tibia wear degree is aggravated and the knee joint bone injury is easily induced. The results are consistent with the foreign literatures.The results show that the finite element method combined with multi-body dynamics can be used to study the shock and vibration behavior of human knee joint in the course of three-stage jump training and competition, which opens up a new research method for knee joint motion injury.It also provides a certain reference for the prevention and treatment of knee joint motion injury.
【作者單位】: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)體育系;安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機(jī)械系;美國紐約州立大學(xué)生物工程系;
【基金】:教育部第46批留學(xué)回國人員科研啟動基金項目 國家留學(xué)基金資助 教育部科學(xué)研究項目(12yjazh075)
【分類號】:R873
【參考文獻(xiàn)】
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【共引文獻(xiàn)】
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【二級參考文獻(xiàn)】
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本文編號:1747885
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