基于SPH-FEM手指模型的皮肤摩擦行为分析

作者：陈思; 乔筱祺; 李天博; 王颢; **楠; 王冬青^*

来源：排灌机械工程学报, 2019, 37(12): 1067-1071.

• 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
• 摩擦

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,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手指模型明显加快,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.

• 单位
  江苏大学