脂肪組織壓縮實驗中摩擦系數對力學響應的影響
關鍵詞：脂肪組織 壓縮實驗 有限元仿真 材料本構模型 摩擦系數
摘要：目的針對當前摩擦力對脂肪組織無約束壓縮實驗結果影響的不確定性,研究壓縮實驗中合適的摩擦系數設置及適用于模擬脂肪組織生物力學響應的材料本構模型。方法構建低應變率(0.2s^-1)和中應變率(20s^-1)下的脂肪組織有限元模型,分別應用LS-DYNA中常用于模擬脂肪組織的線性黏彈性材料本構、Mooney-Rivlin超彈性材料本構、Ogden超彈性材料本構、軟組織材料本構,在不同摩擦系數下進行無約束壓縮實驗,分析不同摩擦系數及本構模型對接觸力大小的影響。結果4種材料本構模型在低、中應變率下,輸出的接觸力均與摩擦系數呈正相關,有摩擦時的接觸力比無摩擦時的接觸力大50%左右。中應變率下脂肪組織的力學響應對摩擦系數的靈敏度比低應變率下的更高,且不同材料本構模型輸出的接觸力差異顯著。結論在脂肪組織無約束壓縮實驗中,靜摩擦系數取0.1,動摩擦系數取0.05是合理的,在低、中應變率下Ogden超彈性材料本構能夠良好地反映脂肪組織的生物力學響應。
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