脂肪组织压缩实验中摩擦系数对力学响应的影响

关键词：脂肪组织 压缩实验 有限元仿真 材料本构模型 摩擦系数 

摘要：目的针对当前摩擦力对脂肪组织无约束压缩实验结果影响的不确定性,研究压缩实验中合适的摩擦系数设置及适用于模拟脂肪组织生物力学响应的材料本构模型。方法构建低应变率(0.2s^-1)和中应变率(20s^-1)下的脂肪组织有限元模型,分别应用LS-DYNA中常用于模拟脂肪组织的线性黏弹性材料本构、Mooney-Rivlin超弹性材料本构、Ogden超弹性材料本构、软组织材料本构,在不同摩擦系数下进行无约束压缩实验,分析不同摩擦系数及本构模型对接触力大小的影响。结果4种材料本构模型在低、中应变率下,输出的接触力均与摩擦系数呈正相关,有摩擦时的接触力比无摩擦时的接触力大50%左右。中应变率下脂肪组织的力学响应对摩擦系数的灵敏度比低应变率下的更高,且不同材料本构模型输出的接触力差异显著。结论在脂肪组织无约束压缩实验中,静摩擦系数取0.1,动摩擦系数取0.05是合理的,在低、中应变率下Ogden超弹性材料本构能够良好地反映脂肪组织的生物力学响应。

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