论软生物组织的分数阶横向各向同性功能梯度特性
数值分析
2023-01-06 v1 数值分析
摘要
本文关注半月板组织孔隙弹性各向异性行为及其空间变化特性的起源。我们给出了从该组织三个部位（体部、前角和后角）沿三个方向（周向、径向和垂直向）提取试样的受限压缩蠕变试验结果。我们表明，一种由非整数阶算子（分数阶达西定律）支配流体流动演化的孔隙弹性模型与实验蠕变数据高度吻合。该模型通过另外两组实验数据进行了验证：应力松弛以及固结过程中以减重测量的流体流失。结果表明，半月板可被视为横向各向同性孔隙弹性材料。这种行为是由于在半月板体区，周向的流体流动速率约为径向和垂直向的三倍。在前角，弹性性质呈横向各向同性，其聚集模量在径向高于周向和垂直向。该三维分数阶孔隙弹性模型在有限元软件中实现，并确定了诸如固结过程中间隙流体通量等不易实验测量的量。
引用
@article{arxiv.2301.02032,
title = {On the fractional transversely isotropic functionally graded nature of soft biological tissues},
author = {Sachin Gunda and Sundararajan Natarajan and Olga Barrera},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02032},
year = {2023}
}