换一批不同数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性
Fracture accuracy on cortical bone structure under bending load using different numerical methods
摘要背景:当前针对皮质骨结构的断裂模拟主要有基于单元瞬时失效、连续损伤力学以及扩展有限元理论3种方法.虽然断裂模拟文献众多,但却鲜有研究比较3种断裂方法的模拟精度.目的:探究3种数值方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性与适用性.方法:首先针对大鼠股骨样本进行三点弯曲实验,然后依据样本微观扫描影像建立大鼠股骨有限元模型,分别采用3种数值方法模拟皮质骨结构在三点弯曲载荷下的断裂,通过将预测断裂载荷及断裂模式与实验结果进行对比,以判定各方法模拟皮质骨结构弯曲断裂的准确性.结果与结论:①由于单元失效策略不同,3种数值方法针对同一股骨有限元模型预测所得断裂进程存在明显差异;②结果显示基于连续损伤力学理论的断裂模拟与实验结果一致性更好;③通过与实验对比可以找到更适合模拟皮质骨结构弯曲断裂的数值方法,通过观测不同数值方法预测断裂参数差异并解析差异存在的原因,能够为各数值方法确定断裂模拟的适用范围,以提高仿真精度.
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关键词
皮质骨断裂模拟单元瞬时失效连续损伤力学扩展有限元cortical bonefracture simulationelement instantaneous failurecontinuum damage mechanicsextended finite element
栏目名称
DOI
10.12307/2024.035
发布时间
2023-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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