| 骨骼肌生物力学特性多尺度建模与仿真 |
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| 引用本文： | 王沫楠,姜国栋,刘峰杰.骨骼肌生物力学特性多尺度建模与仿真[J].力学学报,2023,55(2):509-531. |
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| 作者姓名： | 王沫楠 姜国栋 刘峰杰 |
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| 作者单位： | 哈尔滨理工大学机械动力工程学院, 哈尔滨 150001 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(F61972117) |
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| 摘 要： | 针对肌纤维微观结构模型与显微镜下观察的图像存在一定差异、微观组分生物力学模型无法有效捕获骨骼肌剪切变形时的力学行为、骨骼肌多尺度数值模型计算成本高的问题,本文从实验、多尺度建模和仿真的角度研究骨骼肌被动力学特性,提出以曲边泰森多边形作为肌纤维截面形状,并建立骨骼肌微观尺度代表性体元RVE;提出新的生物力学模型(MMA模型),并将MMA模型作为肌纤维和结缔组织生物力学模型,MMA模型采用完全的应变不变量I4, I5, I6和I7,使骨骼肌的剪切行为从材料属性层面得以体现;结合骨骼肌力学实验结果、RVE模型、肌纤维和结缔组织的生物力学模型,建立骨骼肌多尺度数值模型.根据实验结果确定生物力学模型参数,通过多尺度均匀化方法实现微观尺度和宏观尺度之间的连接,最终获得骨骼肌宏观力学行为,通过纵向拉伸、横向拉伸、平面外纵向剪切和平面内剪切4种变形形式的仿真结果验证骨骼肌多尺度数值模型的收敛性.研究了生物力学模型中模型参数、肌纤维体积分数和肌纤维结构对骨骼肌宏观力学行为的影响,最后通过实验验证多尺度数值模型的有效性...
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| 关 键 词： | 骨骼肌 生物力学模型 力学实验 多尺度 有限元仿真 |
| 收稿时间： | 2022-10-14 |
MULTI-SCALE MODELING AND SIMULATION OF SKELETAL MUSCLE BIOMECHANICAL PROPERTIES |
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| Institution: | School of Mechanical and Power Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150001, China |
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