人体下肢有限元模型与袜子舒适性研究

摘要信息：“人体下肢有限元模型构建及着袜舒适性分析”是一篇由苏工兵、陈海英、张露和郭翔翔于2013年在武汉纺织大学机械工程与自动化学院发表的论文。该研究以人体下肢为研究对象，关注袜子对下肢压力舒适性的影响。研究者利用CT图像建模技术构建了人体下肢小腿部分的三维模型，并结合相应的骨骼肌组织生物力学模型建立了本构关系，形成了骨肌生物组织的有限元模型。通过这个模型，他们深入分析了穿着袜子时下肢的压力分布变化，旨在提供量化指标和具体形态，为袜子的压感舒适性研究提供科学依据。 在这篇论文中，研究人员首先介绍了选择人体下肢作为研究对象的原因，即其在日常生活中受到衣物，尤其是袜子压力的重要性和影响。他们采用了CT（Computed Tomography）图像建模法，这是一种非侵入性的医学成像技术，可以精确地重建人体内部结构的三维模型。通过这种方法，他们能够构建出人体下肢小腿部分的精细模型，模拟肌肉、骨骼和其他软组织的结构。 接着，为了模拟这些组织在受力情况下的行为，研究者选择了相应的生物力学模型来建立本构关系。本构关系描述了材料在不同荷载作用下的应力-应变关系，对于理解组织在受压时的变形和响应至关重要。这种关系的建立使得模型能够更真实地反映实际人体组织的力学特性。 建立好有限元模型后，研究人员进行了数值分析，分析了穿着袜子时下肢的压力分布状态。通过模拟计算，他们得到了压力分布的量化指标，如压力中心、压力梯度等，以及压力分布的具体形态，如压力热点区域等。这些结果对于评估袜子的舒适性、防止压力损伤（如静脉曲张、皮肤溃疡等）以及指导袜子设计具有重要意义。 关键词包括“人体下肢”、“有限元模型构建”、“数值分析”和“着袜舒适性”，表明这篇论文的研究内容集中在运用现代科技手段对服装舒适性进行科学评估，特别是关注袜子与下肢健康之间的关系。通过这样的研究，可以为袜业开发提供理论支持，帮助制造商设计出更符合人体力学原理、更舒适的袜子产品。 这篇论文是生物力学、工程学和纺织科学交叉领域的研究成果，它揭示了袜子对下肢压力分布的影响，为改善袜子设计和提升穿着体验提供了重要的理论依据。