摘要：針對(duì)基于傳統(tǒng)有限元算法(FEM)的手指模型并不能很好地模擬皮膚大變形的問(wèn)題,提出了一種基于有限元和光滑粒子動(dòng)力學(xué)耦合算法(SPH-FEM)的手指建模方法,以保證模型在大變形和極端變形情況下的適應(yīng)性.由于該方法本身具有的"無(wú)網(wǎng)格"特性,其對(duì)皮膚組織表現(xiàn)出流固雙相特性的模擬上對(duì)比傳統(tǒng)的FEM方法具有天然優(yōu)勢(shì).建立了基于SPH-FEM手指建模方法的手指模型,進(jìn)行尖刺刺入仿真試驗(yàn)和平板摩擦仿真試驗(yàn),考察皮膚的應(yīng)力應(yīng)變.為了驗(yàn)證SPH-FEM手指建模方法的合理性和有效性,對(duì)基于SPH-FEM手指模型與基于FEM手指建模方法進(jìn)行比較.結(jié)果表明,SPH-FEM手指模型在整體形變趨勢(shì)上與FEM手指模型較為一致,并且在應(yīng)對(duì)大變形時(shí)響應(yīng)速度相較于FEM手指模型明顯加快,但存在一定的滯后性;SPH-FEM手指模型在小變形時(shí)的精度稍顯不足.
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