对纤维生物软组织的基于sigmoid的损伤模型的非局部损伤评估
Sofía Suárez1,2, Jose A López-Campos3,4, Jose R Fernández4,5
1CINTECX, Department of Mechanical Engineering, Universidade de Vigo, Campus As Lagoas, Marcosende, 36310, Vigo, Pontevedra, Spain. sofia.suarez.garcia@uvigo.es.
Biomechanics and modeling in mechanobiology
|December 29, 2023
概括
这项研究比较了软组织损伤的两个计算模型. 洛佩兹 - 坎波斯西格莫体模型有效模拟组织行为,显示网状独立性和融合,使其对生物力学研究有价值.
科学领域:
- 生物力学和计算机建模
- 材料科学是生物组织的科学.
背景情况:
- 对软生物组织机制的准确建模对于临床应用至关重要,包括预测生物结构和生物假肢设备的反应.
- 软组织表现出复杂的异构和非线性弹性行为,需要先进的计算技术来建模损伤.
- 现有的损坏模型需要验证,以便在复杂的有限元模拟中应用.
研究的目的:
- 为了比较分析两个不同的软组织损伤建模技术的计算性能.
- 在有限元分析中验证洛佩兹-坎波斯基于西格体的损害模型的有效性和实施.
- 评估两种模型在各种负载条件下对局部和非局部损害算法的响应.
主要方法:
- 实施一个卡尔沃等人. 一块块的指数式损伤模型和一个洛佩兹-坎波斯等人. 西格损伤模型.
- 使用商用有限元软件包进行计算模拟.
- 使用标准基准测试评估模型性能:一个带有孔的板和一个球爆试验,考虑到大位移.
主要成果:
- 洛佩兹-坎波斯损伤模型与非局部算法表现出良好的性能,在各种条件 (平面内/平面外应力,应力度,接触,大位移) 中实现了网状独立性和融合.
- 两种模型都显示出可比的结果,洛佩兹-坎波斯模型在平面内应力和应力度下表现出更大的变形.
- 与卡尔沃模型相比,洛佩兹-坎波斯模型需要较少的代来处理平面外应力和接触场景.
结论:
- 洛佩兹-坎波斯基于西格体的损伤模型是软生物组织有限元素模拟的有效和有效工具.
- 该模型显示了强大的性能,实现了网格独立性和融合,这对于可靠的计算预测至关重要.
- 洛佩兹 - 坎波斯模型为生物系统中的机械损伤研究提供了一个有价值的替代方案,与既有方法相比,在某些条件下显示出特定的优势.
