开发皮肤组织撕裂损伤的失败标准
Scott T Lovald1, Maysam B Gorji1, Michelle Chen2
1Exponent Inc. Engineering and Scientific Consulting, 149 Commonwealth Dr., Menlo Park, CA, 94025, USA.
概括
本研究使用计算建模定义了皮肤撕裂失败标准. 伤害风险的关键指标包括高应变能量密度,显著的皮肤应变和低应力三轴性,适用于各种不尖边缘设计.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 人类的伤害耐受性,特别是皮肤透和撕裂机制,仍然不太了解.
- 准确预测撕裂风险对于产品设计和医疗器械相互作用的安全性评估至关重要.
研究的目的:
- 通过计算建模来确定用于评估不尖边缘的撕裂风险的失败标准.
- 建立一个框架来评估各种应用中的伤害潜力,包括产品安全和医疗器械.
主要方法:
- 皮肤组织的轴对称有限元素模型在2021年在Abaqus开发.
- 非线性超弹性材料模型 (高度和低度) 根据文献数据进行校准.
- 压力,应变和应变能量密度输出在实验失效力下进行了评估.
主要成果:
- 皮肤撕裂失败发生在最大主应变附近,在表面和中间厚度超过59%.
- 应变能量密度集中在加载点,在故障之前迅速增加.
- 识别的故障标准:应变能量密度>60mJ/mm3,皮肤应变>55%,应力三轴性<0.1.
结论:
- 皮肤撕裂的一般失败标准被确定并通过计算建模验证.
- 这些标准在很大程度上对皮肤硬度不敏感,并且适用于不同的孔几何形状.
- 该框架可以评估产品边缘,机器人交互和医疗设备的危险力.


