摘要：針對基于傳統有限元算法(FEM)的手指模型并不能很好地模擬皮膚大變形的問題,提出了一種基于有限元和光滑粒子動力學耦合算法(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性.由于該方法本身具有的"無網格"特性,其對皮膚組織表現出流固雙相特性的模擬上對比傳統的FEM方法具有天然優勢.建立了基于SPH-FEM手指建模方法的手指模型,進行尖刺刺入仿真試驗和平板摩擦仿真試驗,考察皮膚的應力應變.為了驗證SPH-FEM手指建模方法的合理性和有效性,對基于SPH-FEM手指模型與基于FEM手指建模方法進行比較.結果表明,SPH-FEM手指模型在整體形變趨勢上與FEM手指模型較為一致,并且在應對大變形時響應速度相較于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的精度稍顯不足.
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