脂肪組織壓縮實(shí)驗(yàn)中摩擦系數(shù)對(duì)力學(xué)響應(yīng)的影響
關(guān)鍵詞：脂肪組織 壓縮實(shí)驗(yàn) 有限元仿真 材料本構(gòu)模型 摩擦系數(shù)
摘要：目的針對(duì)當(dāng)前摩擦力對(duì)脂肪組織無約束壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的不確定性,研究壓縮實(shí)驗(yàn)中合適的摩擦系數(shù)設(shè)置及適用于模擬脂肪組織生物力學(xué)響應(yīng)的材料本構(gòu)模型。方法構(gòu)建低應(yīng)變率(0.2s^-1)和中應(yīng)變率(20s^-1)下的脂肪組織有限元模型,分別應(yīng)用LS-DYNA中常用于模擬脂肪組織的線性黏彈性材料本構(gòu)、Mooney-Rivlin超彈性材料本構(gòu)、Ogden超彈性材料本構(gòu)、軟組織材料本構(gòu),在不同摩擦系數(shù)下進(jìn)行無約束壓縮實(shí)驗(yàn),分析不同摩擦系數(shù)及本構(gòu)模型對(duì)接觸力大小的影響。結(jié)果4種材料本構(gòu)模型在低、中應(yīng)變率下,輸出的接觸力均與摩擦系數(shù)呈正相關(guān),有摩擦?xí)r的接觸力比無摩擦?xí)r的接觸力大50%左右。中應(yīng)變率下脂肪組織的力學(xué)響應(yīng)對(duì)摩擦系數(shù)的靈敏度比低應(yīng)變率下的更高,且不同材料本構(gòu)模型輸出的接觸力差異顯著。結(jié)論在脂肪組織無約束壓縮實(shí)驗(yàn)中,靜摩擦系數(shù)取0.1,動(dòng)摩擦系數(shù)取0.05是合理的,在低、中應(yīng)變率下Ogden超彈性材料本構(gòu)能夠良好地反映脂肪組織的生物力學(xué)響應(yīng)。
北京生物醫(yī)學(xué)工程雜志要求:
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