О нахождении параметров определяющих соотношений в гиперупругой модели для мягкой ткани
Автор: Занелли Л., Монтанаро А., Карниел Е., Паван П., Натали А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 1 (79) т.22, 2018 года.
Бесплатный доступ
Цель данной статьи - изучение модели гиперупругих материалов и ее применение в механике мягких тканей. В частности, сначала определяется неограниченная область конститутивных параметров модели, заменяя гладкую функцию энергии деформации поливыпуклой и потому удовлетворяющей условию Лежандра - Адамара ( Legendre - Hadamard ). Далее физически разумное поведение материала описывается данной моделью с этими параметрами и многие ткани могут быть рассмотрены. Затем локализуются ограниченные подмножества конститутивных параметров в физически фиксированных и очень общих границах, и затем вводим семейство дискретных кривых наряжения-деформации. Затем характеризуются различные классы тканей. Предложенный авторами общий подход основан на детальном аналитическом изучении первого тензора напряжения Пиолы - Кирхгофа через его зависимость от инвариантов и от конститутивных параметров. Единственность параметров для данной ткани обсуждается, вводится понятие многообразия конститутивных параметров, которые локально представляются, возможно, различными физическими величинами. Достоинством предлагаемого подхода является то, что авторы показывают возможный способ улучшить обычные подходы, известные в литературе, которые преимущественно основаны на минимизации целевой функции разности между экспериментальными и модельными результатами.
Гиперупругость, поливыпуклость, конститутивные параметры, моделирование тканей
Короткий адрес: https://sciup.org/146282080
IDR: 146282080 | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2018.1.09
Список литературы О нахождении параметров определяющих соотношений в гиперупругой модели для мягкой ткани
- Arnold V.I. Mathematical methods of classical mechanics. Graduate studies in mathematics 60. - Berlin: Springer Verlag, 1978.
- Avril S., Evans S., Miller K. Inverse problems and material identification in tissue biomechanics // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2013. - Vol. 27, special iss.
- Carniel E.L., Gramigna V., Fontanella C.G., Stefanini C., Natali A.N. Constitutive formulations for the mechanical investigation of colonic tissues // J. Biomed. Mater. Res. A. - 2014. - T. 102, № 5. - P. 1243-1254.
- Corana A., Marchesi N., Martini C., Ridella S. Minimizing multimodal functions of continuous variables with the simulated annealing algorithm // ACM Transaction on Mathematical Software. - 1987. - Vol. 13 (3). - P. 262-280.
- Cowin S.C., Doty S.B. Tissue mechanics. - New York: Springer Science and Business Media, 2007.