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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 단순 족부모델과 피부 및 피하조직의 부정확한 물성치를 사용한 연구를 보완하여, 유한요소해석 기법을 바탕으로 인체 족부 상세 유한요소모델링과 인체 물성의 대변형성성을 고려한 기법을 통하여 족부 구성요소의 변형 및 응력, 족저부에 분포되는 압력을 계산할 수 있는 기법을 개발하였다. 이를 바탕으로 족부에 영향을 미치는 여러 가지 매개 변수와 비정상적 분포 압력을 효율적으로 분산 시킬 수 있는 기법을 구축 할 수 있다.
가설 설정
- 5와 같이 족부에서 골조직과연부 조직을 분리하여 구현 하였으며, 연부조직은 비선형 물성 특징을 가지도록 가정하였다. Fig. 6및 Fig. 7과 같이 골 구조와 피부모델에 사용 된 유한요소는 4-절점 4면체요소를 사용하였으며, 골 구조(bone structure)와 족저근(plantar fascia)은 균질한 등방성의 물질로 가정하고, 족저근은 Fig. 8과 같이 인장하중에만 반응하는 2차원 요소인 TOSE(tention only truss element)를 사용하여 물성치를 부여하였다.
- 4와 같이 재구현하고 선형의 물성특징을 가지는 골 조직, 5개의 족저근막(plantar fascia), 인대(ligament)로 구성 하였다. 그리고 피부와 골조직이 구분되어 있지 않기 때문에 Hyperworks V.10.0 의 Boolean 기능을 사용하여 Fig. 5와 같이 족부에서 골조직과연부 조직을 분리하여 구현 하였으며, 연부조직은 비선형 물성 특징을 가지도록 가정하였다. Fig.
- (8) 피부 및 피하조직(encapsulated soft tissue) 은 큰변형률에서도 탄성거동을 보인다. 이러한 거동을 묘사하기 위해 초탄성(hyperelastic) 재료로 가정하여 해석을 수행하였다. 초탄성 재료의 거동은 변형률의 함수인 변형률 에너지 식으로 구성된다.
- 9와 같이 부여 하였다. 족부와 지면간의 마찰계수는 지면과 실제 족부와의 마찰 계수를 연구한 문헌에 근거하여 0.6으로 가정하였다.(12,13)
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