犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2017.10.013

东北大学学报:自然科学版 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (10): 1431-1435.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2017.10.013

犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析

付彦铭^1,2，于天彪¹，王新²，王宛山¹

(1. 东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819; 2. 沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁沈阳110102)

收稿日期:2016-04-29 修回日期:2016-04-29 出版日期:2017-10-15 发布日期:2017-10-13
通讯作者: 付彦铭
作者简介:付彦铭(1981-)，男，辽宁阜新人，东北大学博士研究生，沈阳体育学院讲师；于天彪(1968-)，男，吉林榆树人，东北大学教授，博士生导师；王新(1974-)，女，辽宁锦州人，沈阳体育学院教授；王宛山(1946-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
辽宁省教育厅科学研究一般项目(L2015504)；沈阳市科技计划项目(F15-153-1-00)；沈阳体育学院重点资助项目(XKFX1503)；沈阳体育学院校级课题(2016KY08).

Finite Element Analysis of Knee Joint Cartilage at Turning of Plough Type Ski

FU Yan-ming^1,2， YU Tian-biao¹， WANG Xin²， WANG Wan-shan¹

1. School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China; 2. School of Human Movement Science， Shenyang Sport University， Shenyang 110102， China.

Received:2016-04-29 Revised:2016-04-29 Online:2017-10-15 Published:2017-10-13
Contact: FU Yan-ming
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摘要/Abstract

摘要： 随机挑选200名实验对象，记录他们的基本信息、关节角度和滑行速度，对其中181个有效数据进行分析.根据1名志愿者的MR，CT数据建立了膝关节140°软骨与骨的三维模型.根据运动学分析结果和膝关节解剖学结构定义载荷及约束，在Abaqus 6.14中得出转弯膝软骨应力集中出现的位置.研究结果表明:体重过大、速度过快时应适当增大转弯半径以减少向心力对膝关节软骨施加的应力;犁式转弯的过弯速度应控制在3m/s之内.

关键词: 膝关节软骨, 有限元分析, 犁式滑雪, 转弯侧膝关节, 生物力学

Abstract: Two hundred subjects were randomly selected to record their basic information， joint angle and sliding speed， and 181 valid data were analyzed. According to a volunteer′s MR， CT data， a 3D cartilage and bone model of the knee 140° was established. According to the result of kinematic analysis and knee anatomy structure， the load and constraints were defined. The stress concentration position on the knee cartilage was obtained in the Abaqus6.14. The results showed that the slider with large weight or sliding too fast should increase the turning radius in order to reduce the stress of the centripetal force on knee joint cartilage. It is advisable to control the speed of plough type turn within 3m/s.

Key words: knee joint cartilage, finite element analysis, plough type ski, turning side of knee joint, biomechanics

中图分类号:

G804.6

付彦铭，于天彪，王新，王宛山. 犁式滑雪转弯膝关节软骨有限元分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(10): 1431-1435.

FU Yan-ming， YU Tian-biao， WANG Xin， WANG Wan-shan. Finite Element Analysis of Knee Joint Cartilage at Turning of Plough Type Ski[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2017, 38(10): 1431-1435.

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