Investigación sobre el modelado y la reconstrucción de accidentes de lesiones en la cabeza utilizando ABAQUS/Explicit
Autores: Deng, Xingqiao; Du, Zhifei; Feng, Huiling; Wang, Shisong; Luo, Heng; Liu, Yucheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación sobre el modelado y la reconstrucción de accidentes de lesiones en la cabeza utilizando ABAQUS/Explicit
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Modelado
Lesiones en la cabeza
ABAQUS/Explicit
Elemento finito
Simulación
Velocidad de impacto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta en este documento un proceso de modelado y reconstrucción de lesiones en la cabeza humana causadas por accidentes de tráfico basado en ABAQUS/Explicit. Se emplea un modelo de elementos finitos (FE) de alta fidelidad previamente desarrollado por los autores para simular un caso real de accidente que resultó en una lesión en la cabeza. La posición de impacto en la cabeza más probable informada por imágenes de TC se utiliza para el modelado y simulación de FE, ya que la posición de impacto en la cabeza es crítica para la reconstrucción de accidentes y el análisis futuro de accidentes que involucran lesiones en la cabeza humana. El estrés crítico de von Mises en la superficie del cráneo del modelo de cabeza se elige como criterio de evaluación para la lesión en la cabeza y se ejecutaron simulaciones de FE en 60 casos con diversas condiciones de impacto entre la cabeza humana y el suelo de concreto (velocidades e ángulos de impacto) para obtener esos valores de estrés. Los resultados de la simulación de FE se comparan con las imágenes de TC para determinar la velocidad mínima que causará una fractura en el cráneo y el ángulo de contacto correspondiente a esa velocidad. Nuestro estudio muestra que la velocidad mínima que causaría una fractura en el cráneo es de 3.5 m/s cuando el ángulo de contacto entre la posición occipital de la cabeza lesionada y el suelo es de aproximadamente 30 grados. Los efectos de la velocidad de impacto y el ángulo de contacto en el estrés máximo de von Mises del modelo de cabeza se revelan a partir de las simulaciones. El método presentado en este documento ayudará a los patólogos forenses a examinar las lesiones por impacto en la cabeza y descubrir las verdaderas razones que llevan a esas lesiones.
Descripción
Se presenta en este documento un proceso de modelado y reconstrucción de lesiones en la cabeza humana causadas por accidentes de tráfico basado en ABAQUS/Explicit. Se emplea un modelo de elementos finitos (FE) de alta fidelidad previamente desarrollado por los autores para simular un caso real de accidente que resultó en una lesión en la cabeza. La posición de impacto en la cabeza más probable informada por imágenes de TC se utiliza para el modelado y simulación de FE, ya que la posición de impacto en la cabeza es crítica para la reconstrucción de accidentes y el análisis futuro de accidentes que involucran lesiones en la cabeza humana. El estrés crítico de von Mises en la superficie del cráneo del modelo de cabeza se elige como criterio de evaluación para la lesión en la cabeza y se ejecutaron simulaciones de FE en 60 casos con diversas condiciones de impacto entre la cabeza humana y el suelo de concreto (velocidades e ángulos de impacto) para obtener esos valores de estrés. Los resultados de la simulación de FE se comparan con las imágenes de TC para determinar la velocidad mínima que causará una fractura en el cráneo y el ángulo de contacto correspondiente a esa velocidad. Nuestro estudio muestra que la velocidad mínima que causaría una fractura en el cráneo es de 3.5 m/s cuando el ángulo de contacto entre la posición occipital de la cabeza lesionada y el suelo es de aproximadamente 30 grados. Los efectos de la velocidad de impacto y el ángulo de contacto en el estrés máximo de von Mises del modelo de cabeza se revelan a partir de las simulaciones. El método presentado en este documento ayudará a los patólogos forenses a examinar las lesiones por impacto en la cabeza y descubrir las verdaderas razones que llevan a esas lesiones.