黏弹性基础及其在软组织力学中的应用

软组织是复杂介质，表现出广泛的力学性质，如各向异性与非线性应力-应变行为。它们经历大变形并展现时间依赖的力学行为，即它们是黏弹性的。在本章中，我们回顾线性黏弹性理论与准线性黏弹性（QLV）理论的基础，以期开发通过模型拟合估算软组织黏弹性质的新方法。为此，我们考虑黏弹性 Mooney-Rivlin 材料在两种不同测试情景下的简单扭转：阶跃应变与斜坡试验。这些试验常用于表征软组织的时间依赖性质，并可用于研究其应力松弛行为。此外，商用扭转流变仪可同时测量扭矩与法向力，提供两组数据。我们表明，对于阶跃试验，线性与 QLV 模型对扭矩预测相同的松弛曲线。然而，当应变历史呈斜坡函数形式时，QLV 模型中出现的非线性项会根据最终应变水平与斜坡上升时间影响扭矩的松弛曲线。此外，我们的结果表明，QLV 理论预测的法向力松弛曲线在阶跃与斜坡试验中均依赖于应变水平。为量化非线性项的影响，我们评估了松弛曲线的最大值与平衡值。我们的结果为准确拟合 QLV 模型以估算软组织黏弹性质提供了有用指导。