ABAQUS膝关节有限元步态模拟

1. 分析主题

目的：对步态过程中的膝关节进行有限元（FE）仿真。

重点：研究步态载荷条件下股骨-胫骨平台软骨的应力分布。显示动力学。

2. 几何模型

骨骼模型：通过CT/MRI获取的高分辨率股骨和胫骨三维模型。

软骨：在股骨-胫骨平台上自定义生成的软骨层（股骨软骨和胫骨软骨）。

半月板：自定义生成的三维半月板模型（内侧半月板和外侧半月板）。

韧带：建模为仅受拉的一维弹簧单元。

3. 材料属性

骨骼：股骨和胫骨设为刚体，或根据分析需求采用弹性材料属性。

软骨：超弹性或线弹性模型（如Neo-Hookean或Mooney-Rivlin）。

半月板：横观各向同性或线弹性材料模型。

韧带：设定刚度参数的弹簧或仅受拉的一维单元。

4. 通用环境

载荷条件：

肌肉力：用股骨-胫骨平台处的扭矩和关节反作用力替代，以模拟步态中的肌肉作用。

关节反作用力：施加于股骨-胫骨平台的轴向方向。

扭矩：施加于屈曲/伸展、内旋/外旋、外展/内收方向。

步态运动输入：

膝关节自由度的时变角度变化：

• 屈曲/伸展（基础）

• 内旋/外旋（若适用）

• 外展/内收（若适用）