申请/专利权人：哈尔滨理工大学

申请日：2019-11-21

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110991103B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2020.05.05#实质审查的生效;2020.04.10#公开

摘要：本发明是一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型的建立方法，属于生物组织建模领域。生物软组织具有可压缩性、各向异性、超弹性等特性，在采用超弹性模型模拟动脉组织的可压缩性和各向异性时，为了简化计算过程，动脉组织的纤维和基质的相互作用通常被忽略。为了解决这个问题，本发明提出一种新的超弹性模型，考虑了动脉纤维和基质的相互作用，并结合有限元软件Abaqus获得了模拟结果，模拟结果与实验数据进行对比表明本发明具有良好的实验数据适应性。本发明提出超弹性模型具有普适性，对生物软组织的建模与仿真具有深远影响。

主权项：1.一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型的建立方法，其特征在于,所述的一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型的建立方法用于模拟动脉组织的生物力学特性，动脉组织的生物力学特性有：可压缩性，各向异性，超弹性，所述的一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型考虑了纤维和基质之间的相互作用，建立方法包括以下步骤：步骤1：构建应变能方程；步骤2：计算柯西应力、材料雅可比矩阵；步骤3：创建用户材料子程序UMAT；步骤4：确定模型参数；步骤5：有限元应用；其中，步骤1：构建应变能方程，具体方式如下：设动脉组织在单轴拉伸条件下，x,y,z三轴的拉伸比分别为λ1,λ2,λ3，则变形梯度F为： 右柯西格林应变张量为C＝FTF，左柯西格林应变张量为B＝FFT，所述的一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型的建立方法构建的应变能方程如下所示： 其中，J为体积比，κ为体积模量，c1为剪切模量，c2,c3,c4为材料参数，决定了模型的各向异性，k是无量纲参数决定应力硬化的强度，I1,I4,I5,I6,I7为应变不变量，且：I1＝trC,J＝detF,I4＝M·CM,I5＝M·C2M,I6＝M'·CM',I7＝M'·C2M'3其中，M,M'分别表示两簇纤维的最优方向，M,M'分布在x，y平面，与x轴的夹角分别为θ，-θ，则M,M'分别表示为，M＝cosθ,sinθ,0,M'＝cosθ,-sinθ,0，在公式2中，c4I1-3I4-1+c4I1-3I6-1表示纤维和基质的相互作用。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨理工大学 一种包含纤维和基质相互作用的超弹性模型的建立方法

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