通过有限元分析和高斯过程回归法确定鞋厚度和粘性-超弹性特性
Youngbin Lim1, Luca Quagliato2, Olamide Robiat Hassan3
1SIMULIA, Dassault Systèmes Korea, Seoul, 06164, Republic of Korea.
概括
这项研究引入了一种快速的方法来测量脚跟的性能. 该技术在几秒钟内准确地估计了脚厚度和粘性-超弹性特性,有助于步态分析和改善生活质量.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 生物材料科学 生物材料科学
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 鞋厚度和材料特性显著影响步态和生活质量.
- 准确地描述这些特性对于临床应用至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一种快速的实验和计算方法,用于估计鞋厚度和粘性-超弹性特性.
- 为了减少这些估计的计算时间,而不会影响准确性.
主要方法:
- 一个实验性的缩进测试被用来测量脚跟的负载时间响应.
- 有限元素分析 (FEA) 模拟训练了高斯过程回归 (GPR) 模型来估计材料常数和厚度.
- 一个二阶多项式应变能量潜力和拉伸指数公式被用于超弹性和粘弹性建模,分别.
- 超声波验证了预测的鞋厚度.
主要成果:
- 开发的方法实现实时估计 (在10秒内) 的脚粘性-超弹性特性和厚度.
- GPR模型的准确性与既有,耗时的方法相比,也相当之高.
- 对6名受试者的实验数据的验证证实了该模型在不同的人口统计学群体的有效性.
结论:
- 这种新的方法使得能够快速准确地评估鞋的生物力学特性.
- 这种技术可显著减少计算时间,促进实际临床使用.
- 准确的部枕头表征可以导致改善步态分析和提高患者的生活质量.


