排灌机械工程学报

作者：陈思,乔筱祺,李天博,王颢,杨佳楠,王冬青*

单位：1. 江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心, 江苏 镇江, 212013; 2. 科罗拉多大学博尔德分校机械工程学院, 博尔德, 科罗拉多丹, 美国 80309; 3. 江苏大学电气信息工程学院, 江苏 镇江, 212013; 4. 江苏大学医学院, 江苏 镇江, 212013

关键词：生物流体,有限元和光滑粒子动力学耦合算法手指模型,有限元分析

基金：江苏省自然科学基金资助项目(BK20170552);国家自然科学基金资助项目(51805218);中国博士后面上资助项目(2018M632239);江苏省博士后资助项目(1701063C);江苏大学高级人才科研启动基金资助项目(16JDG060)

针对基于传统有限元算法(FEM)的手指模型并不能很好地模拟皮肤大变形的问题,提出了一种基于有限元和光滑粒子动力学耦合算法(SPH-FEM)的手指建模方法,以保证模型在大变形和极端变形情况下的适应性.由于该方法本身具有的“无网格”特性,使其对皮肤组织表现出流固双相特性的模拟上对比传统的FEM方法具有天然优势.建立了基于SPH-FEM手指建模方法的手指模型,进行尖刺刺入仿真试验和平板摩擦仿真试验,考察皮肤的应力应变.为了验证SPH-FEM手指建模方法的合理性和有效性,对基于SPH-FEM手指模型与基于FEM手指建模方法进行比较.结果表明,SPH-FEM手指模型在整体形变趋势上与FEM手指模型较为一致,并且在应对大变形时响应速度相较于FEM手指模型明显增加,但存在一定的滞后性;SPH-FEM手指模型在小变形时的精度稍显不足.

来源：2019年第12期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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