علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

ارزیابی پاسخ مکانیکی مغز انسان در هنگام برخورد با توپ گلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.
چکیده
در این پژوهش یک مدل المان محدود از سر انسان برای بررسی اثر برخورد توپ گلف توسعه داده شده است. هندسه‌های جمجمه و مغز از تصاویر پزشکی استخراج و مدل مادی هر یک به ترتیب به صورت الاستیک خطی و ویسکوالاستیک در نظر گرفته شده‌اند. برخورد توپ به ناحیه جلویی جمجمه صورت می‌گیرد و برای ارزیابی پاسخ مکانیکی مغز تحت شرایط مرزی مختلف، از دو نوع شرط مرزی مقید و آزاد برای جمجمه استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که نوع شرط مرزی جمجمه، حتی در مدت زمان برخورد 0.7 میلی‌ثانیه، تفاوت قابل توجهی در پاسخ مغز به ضربه ایجاد می‌کند. در حالتی که جمجمه مقید شده است، نوسانات شدیدی در پاسخ مکانیکی دیده می‌شود و علاوه بر آن، تنش، فشار و شتاب سر به طور چشمگیری افزایش پیدا می‌کنند. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند به عنوان نقطه شروعی برای بررسی اثر شرایط مرزی مختلف در مدل‌های سر انسان و ارزیابی رفتار مغز در برخورد با پرتابه‌ها در نظر گرفته شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the Human Brain Mechanical Response During an Impact with a Golf Ball

نویسندگان English

Keyvan Varmazyari
Akbar Allahverdizadeh
Farid Vakili-Tahami
Pezhman Namashiri
Faculty of Mechanical Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده English

In this study, a finite element model of the human head has been developed to investigate the impact of a golf ball. Skull and brain geometries are extracted from medical images and their material models are considered to be linear elastic and viscoelastic, respectively. The ball hits the frontal area of the skull, and to evaluate the mechanical response of the brain under different boundary conditions, two types of fixed and free boundary conditions for the skull have been used. The results show that the skull boundary condition makes a significant difference in the brain's response to impact even at impact duration of 0.7 ms. In the case where the skull is fixed, extreme oscillations in the mechanical response are seen and furthermore, the stress, pressure and head acceleration increase significantly. The results of the present study can be considered as a starting point for investigating the effect of different boundary conditions in human head models and evaluating the behavior of the brain when hit by a projectile.

کلیدواژه‌ها English

Traumatic Brain Injury
Impact
Brain Deformation
Finite Element Method
Computational Modeling
Biomechanical Analysis
 
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.