Modellering och Simulering av Benmuskulatur Inför Fordonskrock

Sammanfattning: Syfte: Målet med detta projekt var att implementera musklerna på de nedre extremiteterna, i den fullskaliga,virtuella humanmodellen (THUMS) i finita element-programmet LS-Dyna. Modellen ska kunna användas isimuleringar av pre-crash scenarior varför musklerna ska vara aktiva och generera krafter mycket nära verkligheten.Metod: Projektet fokuserade på de musklerna som styr flexion och extensionsrörelserna i knä- och höftleden.Musklerna modellerades som endimensionella Hill-element som syftar till att vara en god approximation avhur muskler fungerar. Varje muskel modellerades som minst ett Hill-element där muskler med större utbredningdelades upp i flera element för att förbättra approximationen med endimensionella element. För att fåalla muskler att dra åt rätt håll modifierades knä- och höftled. Muskeldata för hur mycket kraft musklernagenererar erhölls genom att skriva ett program i MATLAB som genererade kurvor för hur kraften varierarberoende på längd och hastighet (s.k. kraft/längd- och kraft/hastighet-kurvor). Simuleringar där endast enmuskel åt gången applicerades på THUMS genomfördes för att säkerställa att musklerna genomförde önskadrörelse. För att undersöka om musklerna genererade rätt moment runt lederna för respektive rörelseriktningfästes fjäderelement i skelettet från vilka kraften, och därmed momentet, senare avlästes. Detta jämfördesmot tidigare studiers resultat för hur mycket moment och kraft musklerna genererar runt lederna respektivemot bilgolvet.Resultat: Simuleringar av enskilda muskelelement visade att samtliga 15 modellerade muskler utförde förväntaderörelser. Simuleringen visar tydlig att musklernas aktivering gör att modellen pressar fötterna framåtoch snett nedåt likt den förväntade rörelsen vid nödbromsning. Musklerna har verifierats till att genererarätt moment, i respektive rörelseriktning, i positioner nära ursprungspositionen. Men desto större avvikelsenär från ursprungspositionen, desto större blir felet mot det förväntade momentet. Kraften som modellengenererar mot ett fiktivt bilgolv är likt vad som förväntas vid jämförelse med tidigare studier.Slutsats: Humanmodellen THUMS lämpar sig för modellering enligt Hill-modellen av aktiv muskulatur ide nedre extremiteterna. Muskelelementen som implementerats fungerar och genererar rätt moment vid småvinkeländring. Med detta resultat uppskattas musklernas infästningar och utbredning vara rimligt approximerade.Projektets syfte med att implementera fungerande, aktiva muskler på humanmodellen är uppfyllt.