Menschmodelle bei niedrigen Beschleunigungen Helmut Mutschler

Menschmodelle
In der Simulation wurden die Konstanten des Bushingelements wie folgt festgelegt:
⎡
⎢
(ao) ⎢
i ⎢
⎣
x ≥ 0 : 140 ∗ 103 x < 0 : 50 ∗ 103 0 8 ∗ 103 0 122 ∗ 10
0 −800 0
3 8 ∗ 10
0 450 0 300
3 0
z ≥ 0 : 390 ∗ 103 z < 0 : 1083 ∗ 103 0
−800
450
0
0
−380
0
179.9
0
−380
0
β ≥ 0 : 151.8
β < 0 : 185.6
0
−1.5
0
⎤
⎥
⎦
0 300 0 −1.5 0 149
cx = cy = cz = 300 [Ns/m]
cα = cβ = cγ = 1 [Ns/rad]
Alle Koordinatenachsen beziehen sich auf Abb. 4. In dieser Notierung ist zum einen
der Unterschied zwischen Zug- und Druckbelastung der Bandscheibe enthalten (Element
kfz,z) und zum anderen werden die Gelenkverbindungen der Wirbelkörper in
der Sagittalebene gegen die Verdrehung (Element kdβ,β, Drehung um die y-Achse)
und gegen die Verschiebung (Element kfx,x, Verschiebung in der x-Achse) repräsentiert.
Die Elemente ohne Eintrag kennzeichnen die Unabhängigkeit der Bewegung in
der x- und der y-Richtung. Da das Modell ein konservatives System darstellt, muss
die Matrix symmetrisch sein. Die Elemente kfz,β und kfx,β kennzeichnen die Lage
der Wirbelgelenke in der Symmetrieachse, welche bei einer sagittalen Verdrehung
(Rotation um die y-Achse) eine zusätzliche Kompression kfz,β bzw. Scherkraft kfx,β
auf die Bandscheibe ausüben. Die Lage der Wirbelgelenke in transversaler Richtung
wird mittels der Elemente kfy,α und kfy,γ charakterisiert.
Der Parameter (ao) i definiert die Größe der Kopplung zwischen benachbarten Wirbelkörpern.
Er ist damit ein indirektes Maß für die relative Beweglichkeit einzelner
Wirbel. In Tabelle 5 ist die Kopplungsstärke der einzelnen Bandscheibensegmente
dargelegt. Grundlage hierfür ist die durchschnittliche Querschnittsfläche der einzelnen
Bandscheiben bezogen auf die Querschnittsfläche von der Bandscheibe C2 - C3.
In Wirklichkeit ist die Kopplung der Wirbel untereinander z. B. durch die Anbindung
der Rippen an die Wirbelkörper oder durch die vielfach vorhandene Stabilisierungsmuskulatur
deutlich größer. Diese hier implementierte Wirbelsäule mit ihren fünf
Teilkörpern reproduziert nicht die Beweglichkeit der menschlichen Wirbelsäule, sie
unterteil das Modell viel eher in Teilkörper, welche durch dieses Kraftelement in
Wechselwirkung gebracht werden. Eine starre Kopplung dieser Teilkörper ändert
wesentlich die Impedanz des Modells.
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