Karaktärisering av egenskaper för benmaterial hos ett mänskligt kranium: Karaktärisering av mekaniska egenskaper hos benmaterialet
Publicerad
Författare
Typ
Examensarbete på grundnivå
Modellbyggare
Tidskriftstitel
ISSN
Volymtitel
Utgivare
Sammanfattning
Huvudskador är en vanlig följd av trafikolyckor. Följaktligen är det svårt att realistiskt
simulera sådana händelser med vanliga krocktestdockor, som inte kan förutsäga den
verkliga biomekaniska reaktionen hos ben vid en krockhändelse. En huvudmodell med
skallben, hårbotten och hjärnstrukturer har skapats och utvecklats för att undersöka
traumatiska huvudskador som orsakats av händelser som cykel- eller
motorfordonsolyckor. De mekaniska materialegenskaperna hos skallbenet är avgörande
för simuleringsresultaten, och en Finite Element Model skulle ge mer upprepbara och
robusta test för att förbättra förståelsen för biomekaniken vid en händelse och bidra till
bättre trafiksäkerhetsåtgärder.
Denna studie syftar till att bättre förstå den dynamiska responsen hos människans
kranium som ett material. Målet är att återskapa samma förhållanden och validera en del
av den tidigare litteraturen som har gjorts om kranieben. Tre tidigare rapporter valdes
ut, där varje rapport fokuserade på ett av följande ämnen, spänning, kompression och 3-
punktsböjningstest.
Dessutom finns det en utmaning med att integrera materialegenskaper i det Finite
element simuleringsprogrammet LS-DYNA, eftersom programmet har sitt eget sätt att
översätta verkliga materialegenskaper som ska simuleras. Materialnummer 81 valdes
inom LS-DYNA och skulle fyllas i med materialparametrar. Testen genomfördes främst
genom att hålla alla parametrar konstanta medan en parameter varierades genom
simuleringarna. Sedan ändrades en annan parameter till att vara variabel i nästa
testkörning, och så vidare.
Responsen hos materialet var konsekvent lägre i simuleringarna i LS-DYNA jämfört med
litteraturen. Att ändra parametrar som Poisson’s ratio, EPPF och sträckgränsen gav inte
liknande resultat som på verkliga testen. Dock upptäcktes en positiv trend där ökande
värde för EPPF resulterade i en ökad respons hos materialet. Förändringar i Poisson’s
ratio och sträckgränsen påverkade inte resultaten i spänningstesten. Testning med en
annan nätstruktur visade högre responsvärden men nådde ändå inte upp till värdena i
litteraturen. Import av de bästa värdena från spänningstesterna till böjningstesten gav
värden som liknade de i litteraturen, men endast för två hastigheter.
Beskrivning
Ämne/nyckelord
Maskinteknik, Materialteknik, FEM (Finite Element Method), LS-DYNA, Kranium, Kortikalt ben, Trabekulärt ben