ارزیابی پاسخ مکانیکی مغز انسان در هنگام برخورد با توپ گلف

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 04 آبان 1404   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2025.91927.1312

نویسندگان

کیوان ورمزیاری¹؛ اکبر الهوردی زاده^{* 2}؛ فرید وکیلی تهامی¹؛ پژمان نمه شیری¹

¹دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²گروه مهندسی مکاترونیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

در این پژوهش یک مدل المان محدود از سر انسان برای بررسی اثر برخورد توپ گلف توسعه داده شده است. هندسه‌های جمجمه و مغز از تصاویر پزشکی استخراج و مدل مادی هر یک به ترتیب به صورت الاستیک خطی و ویسکوالاستیک در نظر گرفته شده‌اند. برخورد توپ به ناحیه جلویی جمجمه صورت می‌گیرد و برای ارزیابی پاسخ مکانیکی مغز تحت شرایط مرزی مختلف، از دو نوع شرط مرزی مقید و آزاد برای جمجمه استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که نوع شرط مرزی جمجمه، حتی در مدت زمان برخورد 0.7 میلی‌ثانیه، تفاوت قابل توجهی در پاسخ مغز به ضربه ایجاد می‌کند. در حالتی که جمجمه مقید شده است، نوسانات شدیدی در پاسخ مکانیکی دیده می‌شود و علاوه بر آن، تنش، فشار و شتاب سر به طور چشمگیری افزایش پیدا می‌کنند. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند به عنوان نقطه شروعی برای بررسی اثر شرایط مرزی مختلف در مدل‌های سر انسان و ارزیابی رفتار مغز در برخورد با پرتابه‌ها در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

ضربه مغزی؛ ضربه؛ تغییرشکل مغز؛ روش المان محدود؛ مدل‌سازی محاسباتی؛ تحلیل بیومکانیکی

مراجع