利用约束混合理论对肝组织中的动态冲击、激波与损伤进行建模

本文提出了一种用于肝实质高率力学与热力学的非线性连续介质理论。均匀化连续介质被理想化为致密粘弹性组织与液态血液的固-液混合物。固相由包含肝小叶的基质材料与胶原纤维网络组成。在与冲击和爆炸相关的高加载率下，假设固相与液相之间的速度差可忽略不计，从而形成约束混合理论。该模型捕捉了非线性各向同性弹性、粘弹性、由热弹性与耗散引起的温度变化以及组织损伤，后者通过无标度相场表示实现。模型包含了血液体积与初始组分压力的影响。该模型被实现于三维有限元软件中。平面激波加载的解析与数值解与激波管实验中的肝创伤观测结果进行了比较。动态冲击的有限元模拟与圆柱落锤实验进行了比较。模型结果，包括高加载率下基质损伤超过纤维损伤以及灌注血液体积增加导致机械刚度降低，与实验趋势相符。粘弹性在适度的冲击速度下很重要。