脑白质中 Poynting 效应的研究：一种超弹性三维微观力学模型
医学物理
2023-05-03 v1 软凝聚态物质
组织与器官
摘要
开发了一种新颖的三维微观力学有限元模型（FEM），用于描述双相代表性体积单元（RVE）中的 Poynting 效应，其中轴突嵌入周围细胞外基质（ECM）中，以模拟脑白质在简单剪切和纯剪切下的响应。在所提出的三维 FEM 中，非线性 Ogden 超弹性材料模型描述轴突和 ECM 材料。建模的双相 RVE 中轴突与周围基质相连。在此概念验证（POC）FEM 中，模拟了三种简单剪切加载配置和一种纯剪切场景。计算应力与变形响应曲线的均方根偏差（RMSD），以描述轴突-ECM 取向及加载条件对 Poynting 效应的作用。垂直于剪切面的法向应力（S11、S22 或 S33）的变化强调了纤维-基质相互作用的作用。在高应变下，应力-应变% 曲线也显示出轻微的应变硬化效应以及纯剪切轴突中的弯曲应力。
引用
@article{arxiv.2305.01131,
title = {A study on Poynting effect in brain white matter: A hyperelastic 3D micromechanical model},
author = {Mohit Agarwal and Assimina A. Pelegri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.01131},
year = {2023}
}