一个标杆的肌肉模型长度大和小的变化
Matthew Millard1, Norman Stutzig2, Jörg Fehr3
1Institute of Sport and Movement Science, University of Stuttgart, Allmandring 28, Stuttgart, 70569, Baden-Württemberg, Germany; Institute of Engineering and Computational Mechanics, University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 9, Stuttgart, 70569, Baden-Württemberg, Germany; Stuttgart Center for Simulation Science, University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 5a, Stuttgart, 70569, Baden-Württemberg, Germany.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|September 28, 2024
概括
在LS-DYNA中的VEXAT肌肉模型准确地模拟了在积极延长和振动期间的肌肉行为,与MAT_156和EHTM不同. 数字人体模型的精度提高提高了对车辆碰撞和跌倒的伤害模拟.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 计算建模计算建模
- 伤害模拟器伤害模拟器
背景情况:
- 数字人体模型对于模拟车辆碰撞和跌倒等冲击损伤至关重要.
- 肌肉力量产生显著影响身体运动和受伤风险.
- LS-DYNA 是一个广泛使用的有限元代码,用于模拟与事故相关的伤害.
研究的目的:
- 在LS-DYNA中评估三个肌肉模型 (MAT_156,EHTM,VEXAT) 的准确性.
- 为了比较模拟孤立肌肉实验中的模型性能,包括力-长度-速度,主动延长和振动.
- 确定哪种肌肉模型最好地代表了受伤相关条件下的生物肌肉行为.
主要方法:
- 模拟的力-长度-速度实验对最大和次最大刺激的肌肉.
- 模拟活跃延长实验,以模仿导致损伤的肌肉动作.
- 模拟振动实验,以评估肌肉对动态负荷的反应.
- 将模拟结果与单独肌肉的实验数据进行比较.
主要成果:
- 这三种模型在基本的力-长度-速度测试中都表现相似.
- 维克萨特在主动延长方面表现出卓越的精度,产生比MAT_156和EHTM更高的力.
- 维克萨特对振动响应 (刚性和减震) 的模拟与实验数据密切匹配,性能优于MAT_156和EHTM.
- 维克萨特的提高准确性归因于其包含粘弹性交叉桥和活性丝.
结论:
- 与LS-DYNA中的MAT_156和EHTM相比,VEXAT肌肉模型提供了更准确的生物肌肉动态表示.
- 包括粘弹性交叉桥和活性丝在内,显著提高了VEXAT模型对伤害模拟的预测能力.
- 这项研究为在数字人体模型中模拟肌肉相关损伤提供了更可靠的工具,模拟代码已公开.
