换一批快速高仿真人骨有限元几何建模—–基于Mimics、Geomagic及Ansys软件的应用
Fast geometrical modeling of orthopedic structures with high efficiency and accuracy for finite element modeling: Based on integrated application of Mimics, Geomagic and Ansys
摘要综合运用Mimics、Geomagic及Ansys软件, 探讨快速、高度仿真、具有通用性意义的不同类型人骨的有限元建模方法. 采集长骨(股骨)30例、不规则骨(胸椎)10例及扁骨(骨盆)10例的薄层CT扫描数据, 在Mimics中进行图像编辑及三维重建. 实验分设3组, 分别为传统方法组、改良方法组及快速建模组. 快速建模组由Geomagic进行模型网格简化, 在Mimics中进行体积恢复, 运用Ansys命令流进行快速网格划分, 在Mimics中赋予材料属性后进行最简单的有限元分析. 比较3组的建模时间、仿真程度, 并进行统计分析. 结果发现: (1)快速建模组具有建模时间少、仿真程度高及网格质量高等显著优势; 统计分析表明, 快速建模组与其他2组具有显著性差异. (2)在Geomagic中进行模型简化的主要参数"Target Edge Length"为2.0 mm (规则骨), 1.5~1.8 mm (不规则骨); 模型体积/简化网格数为1.50±0.92 (股骨)、2.86±0.84 (骨盆)、0.36±0.05 (胸椎). (3)可以通过 Geomagic 处理后模型体积/原模型体积的立方根或者二者的回归函数来进行体积恢复. 研究结果表明, 基于逆向工程软件 Geomagic 的人骨有限元建模方法具有快速、高仿真、高成功率及通用性等优势, 推广价值较高.
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DOI
10.3969/j.issn.1001-5132.2019.06.004
发布时间
2019-12-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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