模型：脑组织在扭转下的非线性粘弹性行为

脑组织能够承受非线性变形，并表现出时间依赖的力学行为。后者是脑组织最显著的特征，主要通过粘弹性效应（如应力缓释）表现出来。为探讨其粘弹性行为，我们对新鲜屠宰的圆柱形绞羊大脑样本（直径 $25\,\,\text{mm}$，高度约 $10\,\,\text{mm}$）进行扭转的升压-保持缓释测试。该测试在商业流变仪上进行，扭转速率为 $\{40,240,400\}\,\,\text{rad}\,\,\text{m}^{-1}\,\,\text{s}^{-1}$，扭转保持在约 $88\,\,\text{rad}\,\,\text{m}^{-1}$，生成扭矩和法向力的两个独立数据集。通过对修改准线性粘弹性模型预测的扭矩和法向力的解析表达式进行同步拟合，估计了完整的粘弹性材料参数。通过 FEniCS 中的有限元仿真进一步验证了模型的预测。我们的结果表明，修改准线性粘弹性模型——最近被重新评估且大多数情况下未被利用——能够准确拟合实验数据。而且，估计得到的材料参数与之前在扭转下对大脑样本的研究结果一致。当这些材料参数与定制的有限元模型结合使用时，可以增进我们对创伤性脑损伤中所涉及力量和变形的理解，并有助于为拳击和 motorsports 等运动项目设计改进的头盔。相反，我们的新型测试方案为除大脑外其他软组织的力学行为提供了新的见解。