超软脑组织切割过程数值模拟
本文关键词： 软组织 黏弹性 切割 失效 数值模拟 出处：《科学通报》2016年23期 论文类型：期刊论文
【摘要】：脑组织试样的无损切割是脑组织力学性能精准测试的前提条件.通过准静态拉伸、松弛实验建立脑组织的黏弹性本构.利用接口子程序VUMAT将脑组织的五参数黏弹性属性及等效Mises应力失效准则嵌入ABAQUS中,进行脑组织切割过程数值模拟.研究了刀具与脑组织间摩擦系数、刀刃曲率半径、刀刃夹角和刀具切割速度对切入力和切入位移的影响规律.结果表明曲率半径对切入力的影响最为显著,摩擦系数和刀刃夹角的影响相对较小,切入力和切入位移随切割速度增加而减小.研究结果对软物质的切割过程数值模拟研究以及脑组织力学性能实验试样的微创切割具有参考价值.
[Abstract]:The nondestructive cutting of brain tissue specimen is the precondition of accurate measurement of mechanical properties of brain tissue. The viscoelastic constitutive model of brain tissue was established by relaxation experiment. The five-parameter viscoelastic properties of brain tissue and the equivalent Mises stress failure criterion were embedded in ABAQUS by the interface subroutine VUMAT. The friction coefficient between the cutting tool and the brain tissue and the radius of curvature of the cutting edge were studied. The results show that the radius of curvature has the most significant influence on the cutting force, and the influence of friction coefficient and cutting edge angle is relatively small. The cutting force and displacement decrease with the increase of cutting speed. The results are valuable for the numerical simulation of soft matter cutting process and the minimally invasive cutting of brain tissue mechanical properties.
【作者单位】： 大连理工大学工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(11272080,11572080) 辽宁省自然科学基金(2015020198) 中央高校基本科研业务费专项资金(DUT15JJG06,DUT14LK36) 教育部留学回国人员科研启动基金资助
【分类号】：R741
【正文快照】： 引用格式:张伟,冯亮亮,吴樊,等.超软脑组织切割过程数值模拟.科学通报,2016,61:2613 2619Zhang W,Feng L L,Wu F,et al.Numerical simulation of the cutting process of super soft brain tissue(in Chinese).Chin Sci Bull,2016,61:*联系人,E-mail:cwwu@dlut.edu.cn国家自
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