横方向等方性超弾性材料としてのソフト生体組織の数値モデリングにおける異方性不変量の役割:比較研究【JST・京大機械翻訳】

Castillo-Mendez Carlos; Ortiz Armando

文献

J-GLOBAL ID：202202266520941679 整理番号：22A0148580

横方向等方性超弾性材料としてのソフト生体組織の数値モデリングにおける異方性不変量の役割:比較研究【JST・京大機械翻訳】

Role of anisotropic invariants in numerically modeling soft biological tissues as transversely isotropic hyperelastic materials: A comparative study

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資料名：
巻： 138 ページ： Null 発行年： 2022年
JST資料番号： B0727A ISSN： 0020-7462 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：オランダ (NLD) 言語：英語 (EN)

繊維強化生物学的軟組織は,しばしば異方性超弾性材料としてモデル化される。4つの歪不変量を用いて,単一繊維群:2つの等方性不変量I1,I2および2つの異方性不変量I4,I5で強化された軟組織の歪エネルギー関数を定義した。不変I5は,この問題を数学的に単純化するために,歪エネルギー関数でしばしば省略される。本研究では,軟組織の数値モデリングにおけるI4のみの使用または異方性不変量I4,I5の使用の意味を分析した。Holzapfel-Gasser-Ogden(HGO)モデルへの簡単な修正を,不変I5を含む項を加えることによって提案した。材料パラメータは,ラットの脛骨前腱組織における単軸牽引の実験データとモデルを適合させることによって算出した。単純な負荷シナリオに対する一般的な解析解を得た。このような解を,有限要素シミュレーションで得られた数値結果の精度を測定する基準点として取り上げた。モデル間の主な違いはせん断挙動で観察された。提案したモデルは3つの異なるせん断応答(繊維補強と1つの等方性応答を有する2つの応答)を予測し,一方,HGOモデルは2つの等しい等方性応答と繊維補強を有する1つだけを予測する。繊維強化エラストマ材料に関する2セットの簡単な剪断実験データを用いて,モデルのせん断応力予測を検証した。実験データは,3つの剪断挙動が異なることを示した。このように,HGOモデルはせん断挙動の限られた記述を提供した。さらに,解析解と実験データは,材料が繊維に平行な方向に剪断を受けるとき,不変I5が繊維の弾性エネルギーに関連することを示唆した。不均一変形のモデルも比較した。この比較のために,不規則形状をABAQUSに実装し,牽引とせん断条件を繊維傾斜を変えてシミュレートした。せん断が繊維の方向と平行して,繊維が荷重力に対して45°のとき,わずかな差が認められた。Copyright 2022 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

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弾性力学一般 , ゴム・プラスチック材料

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