Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: nonlinear viscoelasticity

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Non-linear viscoelastic constitutive model for bovine cortical bone tissue

Pawlikowski M., Barcz K.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

2016

Vol. 36, no. 3

491--498

In the paper a constitutive law formulation for bovine cortical bone tissue is presented. The formulation is based on experimental studies performed on bovine cortical bone samples. Bone tissue is regarded as a non-linear viscoelastic material. The constitutive law is derived from the postulated strain energy function. The model captures typical viscoelastic effects, i.e. hysteresis, stress relaxation and rate-dependence. The elastic and rheological constants were identified on the basis of experimental tests, i.e. relaxation tests and monotonic uniaxial tests at three different strain rates, i.e. [...] = 0:1 min_1, [...] = 0:5 min_1 and [...] = 1:0 min_1. In order to numerically validate the constitutive model the fourth-order stiffness tensor was analytically derived and introduced to Abaqus® finite element (FE) software by means of UMAT subroutine. The model was experimentally validated. The validation results show that the derived constitutive law is adequate to model stress–strain behaviour of the considered bone tissue. The constitutive model, although formulated in the strain rate range [...] = 0:1-1:0 min_1, is also valid for the strain rate values slightly higher than [...] = 1:0 min_1. The work presented in the paper proves that the formulated constitutive model is very useful in modelling compressive behaviour of bone under various ranges of load.

Modelowanie konstytutywne tkanki kostnej i materiałów poliuretanowych do zastosowań w chirurgii ortopedycznej

Pawlikowski M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

2013

z. 260

3--147

Niniejsza monografia dotyczy modelowania konstytutywnego korowej tkanki kostnej oraz dwóch materiałów poliuretanowych. Przez modelowanie konstytutywne należy tutaj rozumieć formułowanie, dla danego materiału, równania definiującego zależność między naprężeniem a odkształceniem. Nieliniowy lepkosprężysty model konstytutywny wspomnianych materiałów tworzony był na podstawie zapostulowanej lub dobranej funkcji energii odkształcenia. Stałe materiałowe, występujące w modelu, zostały zidentyfikowane w oparciu o wyniki testów relaksacji i testów monotonicznego ściskania przeprowadzonych z trzema prędkościami deformacji. Należy podkreślić, że liczba czasów relaksacji nie została z góry narzucona. Liczba czasów relaksacji, jak również ich wartości, zostały określone na podstawie testów relaksacji. Testy monotonicznego ściskania obejmowały fazę obciążania i odciążania. Sformułowany model konstytutywny uwzględniał więc również inną cechę materiałów lepko sprężystych, tj. pętlę histerezy. Wyprowadzone równania konstytutywne zostały zastosowane w prostych symulacjach numerycznych wykonanych za pomocą metody elementów skończonych z wykorzystaniem komercyjnego systemu Abaqus®. W analizach tych zasymulowano różne warianty obciążenia, tj. ściskanie, rozciąganie, obciążenie cykliczne. W pracy przedstawiono także zaawansowaną symulację numeryczną implantowanego segmentu kręgosłupa lędźwiowego. Model numeryczny segmentu obejmował, oprócz dwóch kręgów lędźwiowych, endoprotezę krążka międzykręgowego składającą się z dwóch metalowych płytek i poliuretanowej wkładki. Ten ostatni element endoprotezy został zamodelowany za pomocą jednego z sformułowanych równań konstytutywnych dla materiału poliuretanowego.

The monograph deals with constitutive modelling of cortical bone tissue and two polyurethane materials. The term „constitutive modelling” denotes formulation of an equation relating stress and strain. Non-linear visco-elastic constitutive models of the mentioned materials were formulated on the basis of the postulated or selected strain energy function. The material constants were identified on the basis of relaxation tests and monotonic compression tests performed at three strain rates. It has to be emphasized that the number of relaxation times was not assumed a priori. It was determined, together with the values of the relaxation times, on the basis of relaxation tests. The monotonic compression tests comprised the phase of loading and that of unloading. The constitutive laws are, then, able to describe another viscoelastic property, i.e. hysteresis loop. The formulated constitutive models were implemented into the finite element method system Abaqus®, which was utilised to perform some simple numerical simulations. In the monograph, an advanced numerical simulation of the implanted lumbar segment was also presented. The numerical model of the segment comprised, apart from the vertebrae, the three-element prosthesis of an intervertebral disc. One of the prosthesis elements, i.e. the polyurethane inlay, was simulated by means of the constitutive model derived for one of the polyurethane materials.