ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБРАЗЦОВ ИЗ МАТЕРИАЛОВ С НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ КОМПЬЮТЕРНОГО ТОМОГРАФА И НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Пыхалов Анатолий Александрович , Пашков Виктор Павлович , Зыонг Ван Лам

2017 / Том 21, № 4(123) 2017 [ МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ]

ЦЕЛЬ. Построение конечно-элементных (КЭ) моделей образцов осуществляется с целью изучения вопросов точности и сходимости численного решения МКЭ при анализе их напряженно-деформированного состояния (НДС). МЕТОДЫ. В работе представлено математическое моделирование на основе метода конечных элементов (МКЭ) образцов правильной (прямоугольной) формы, материалом которых является костная ткань человека. Моделирование проводится с учетом реальных прототипов образцов [1], изготовленных из стенки бедренной кости человека, для которых в результате натурного эксперимента известны [1] осредненные механические характеристики по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Для определения механических характеристик и геометрии КЭ моделей образцов используется сканирование кости компьютерным томографом. Полученные таким образом растровые изображения сечений кости, а также усредненные данные натурных испытаний [1] используются в работе для получения реального (не осредненного) распределения механических характеристик материала и геометрии кости и, соответственно, изготовленных из нее образцов. РЕЗУЛЬТАТ И ЕГО ОБСУЖДЕНИЕ. В результате применения представленного подхода [2] каждому конечному элементу сетки КЭ модели образцов устанавливается свой модуль упругости. Соответственно, неоднородная структура материала костной ткани в целом моделируется совокупностью этих конечных элементов. Сопоставление результатов НДС образцов, полученных в натурном эксперименте и на их КЭ моделях, показывает устойчивый характер сходимости и достаточный уровень точности численного решения МКЭ [3].

Ключевые слова:

костная ткань, метод конечных элементов, математическое моделирование, сходимость, точность

Библиографический список:

1. Утенькин А.А., Свешникова А.А. Биомеханические свойства компактного вещества кости // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1971. № 10. С. 45–50.
2. Пыхалов А.А., Милов А.Е. Контактная задача статического и динамического анализа сборных роторов турбомашин: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 192 с.
3. Кнетс И.В., Пфафрод Г.О., Саулгозис Ю.Ж. Деформирование и разрушение твердых биологических тканей. Рига: Зинатне, 1980. 319 с.
4. Пат. № 2542918, Российская Федерация, МПК G06T 1/00 A61B 6/00. Способ определения значений модуля упругости и его распределения в конструктивных элементах, обладающих неопределёнными свойствами прочности / А.А. Пыхалов, В.П. Пашков, И.Н. Зотов, М.С. Кувин; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ИрГТУ»; заявл. 30.10.2013; опубл. 27.02.2015. Бюл. № 6.

Файлы:

• реферат (скачать | просмотреть) - скачано 45 раз
• 5.pdf (скачать | просмотреть) - скачано 141 раз