羊肺脏有限元模型的建立及其在冲击波作用下的仿真分析复现

羊肺脏有限元模型的建立及其在冲击波作用下的仿真分析复现

摘要

本文基于杨春霞(2010)的硕士学位论文《羊肺脏有限元模型的建立及其在冲击波作用下的仿真分析》，对该研究的核心方法和结果进行系统复现。研究内容包括：(1)建立武器生物损伤效应实验数据管理系统；(2)基于CT图像构建羊肺脏三维几何模型；(3)建立羊肺脏有限元模型并进行网格划分；(4)在ANSYS/LS-DYNA环境下进行冲击波作用仿真分析；(5)通过实验数据验证模型有效性。本文提供了完整的Python代码实现，涵盖数据库构建、图像分割、三维重建、有限元分析和结果可视化等核心模块，为冲击波致伤机制研究提供理论模型和技术支持。

关键词：有限元法；羊肺脏；冲击波；数值仿真；数据库

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

冲击波作用于生物体造成的损伤称为冲击伤，战争、工业事故、恐怖袭击都可能导致此类损伤。肺是冲击波作用于人体时最易受损的靶器官。长期以来，对冲击波作用下生物体内压力分布的研究主要采用动物体内安装传感器的方式，但该方法存在明显缺陷：真实冲击波场受环境因素影响大、物理参数可控性差、动物损伤稳定性和重复性差、实验成本高等。

随着生物力学和计算机仿真技术的发展，有限元分析方法已成为研究冲击波损伤机制的有效手段。本文旨在建立一个几何结构准确、生物逼真度高的羊肺脏有限元模型，为冲击波作用机制研究提供理论模型。

1.2 有限元法基本理论

有限元法