Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hệ thống tối ưu hóa cấu trúc dựa trên thích ứng bề mặt xương xốp
Tóm tắt
Trong bài báo này, hệ thống tối ưu hóa cấu trúc dựa trên thích ứng bề mặt xương xốp được trình bày. Cơ sở của việc hình thành thuật toán là hiện tượng xương thích ứng với kích thích cơ học. Quá trình này, được gọi là tái tạo, dẫn đến sự tối ưu hóa mạng lưới xương xốp trong xương. Hệ thống mô phỏng, cũng như việc tạo lưới phần tử hữu hạn, tiêu chí quyết định cho sự thích ứng cấu trúc và phân tích phần tử hữu hạn trong môi trường song song được mô tả. Khả năng áp dụng hệ thống trong thiết kế cơ khí được thảo luận. Một số kết quả tính toán sử dụng hệ thống phát triển được trình bày, bao gồm so sánh với phương pháp tối ưu hóa topology.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Adachi T, Tomita Y (2002) Functional adaptation of cancellous bone in human proximal femur predicted by trabecular surface remodeling simulation toward uniform stress state. J Biomech 35:1541–1551
Bendsoe MP, Sigmund O (2003) Topology optimization—theory, methods and applications. Springer, Berlin Heidelberg New York, ISBN 3-540-42992-1
Dzieniszewski W (1983) Shape optimization with elastic theory assumptions, structural strength optimization, institute of fundamental technological research. OSSOLINEUM, Poland, ISBN 83-04-011348-7 (in Polish)
Huiskes HWJ et al (2000) Effects of mechanical forces on maintenance and adaptation of form in trabecular bone. Nature 404:704–706
Kowalczyk P (1991) Review of constitutive models for living tissues. Mech Teor Stosow 29:333–353
Lekszycki T (2002) Modelling of bone adaptation based on an optimal response hypothesis. Meccanica 37:343–354
Niebur GL, Feldstein MJ, Yuen JC, Chen TJ, Keaveny TM (2000) High resolution finite element models with tissue strength asymmetry accurately predict failure of trabecular bone. J Biomech 33:1575–1583
Nowak M, Morzyński M (2004) Simulation of trabecular bone adaptation—creating the optimal structure. In: Proceedings of the 21st congress of theoretical and applied mechanics, ICTAM04, Warsaw, Poland, 15–21 August 2004, p 360
Pedersen P (2003) Optimal designs—structures and materials—problems and tools. MEK Publications, Denmark, ISBN 87-90416-06-6
Pedersen P (2004) Examples of density, orientation and shape optimal 2D-design for stiffness and/or strength with orthotropic materials. Struct Multidisc Optim 26:37–49
Ruimerman R (2005) Modeling and remodeling in bone tissue. Eindhoven, The Netherlands, ISBN 90-386-2856-0
Ruimerman R et al (2003) A 3-dimensional computer model to simulate trabecular bone metabolism. Biorheology 40:315–320