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生物软组织超弹性及夹持过程仿真分析

发布时间:2018-11-28 14:40
【摘要】:目的确定生物软组织的超弹性本构方程,并在此基础上研究生物组织夹持过程的力学响应规律。方法以新鲜的猪肝脏组织为研究对象进行破坏性单轴拉伸实验,并在ABAQUS中对单轴拉伸实验过程进行仿真,通过对比仿真结果与试验数据确定猪肝的超弹性本构方程。以此为基础分别选用尖齿形及波浪齿形夹头对组织的夹持过程进行有限元仿真。结果采用4阶Ogden模型开展拉伸实验的仿真结果与试验数据吻合度较高。组织夹持仿真结果表明,采用尖齿形夹头更容易产生应力集中。结论可以采用4阶Ogden模型描述猪肝的超弹性,并确定相关参数。采用尖齿形夹头更容易造成组织夹持损伤,且组织应力与夹持进给量基本成线性关系。研究结果为手术钳头的设计提供参考。
[Abstract]:Aim to determine the superelastic constitutive equation of biological soft tissue and to study the mechanical response of tissue clamping process. Methods the destructive uniaxial tensile test was carried out on fresh porcine liver tissue and the experimental process was simulated in ABAQUS. The superelastic constitutive equation of pig liver was determined by comparing the simulation results with the experimental data. On the basis of this, the clamping process of the tissue was simulated by finite element method. Results the simulation results of four order Ogden model are in good agreement with the test data. The simulation results of tissue clamping show that the stress concentration is easier to be produced by using the sharp-toothed chuck. Conclusion the 4-order Ogden model can be used to describe the hyperelasticity of porcine liver and to determine the relevant parameters. It is easy to cause tissue clamping damage by using a sharp toothed chuck, and there is a linear relationship between the structure stress and the clamping feed rate. The results provide reference for the design of surgical forceps.
【作者单位】: 山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金项目(51475274) 教育部高等学校博士学科点专项科研基金(博导类)项目(20130131110070)
【分类号】:R318.01

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本文编号:2363161

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