30、骨重塑过程的数值模拟与残余应力重构方法

骨重塑过程的数值模拟与残余应力重构方法

1. 骨重塑模型研究

骨重塑模型在预测骨重塑和修复损伤方面具有重要作用。研究发现,骨细胞感受到的抑制信号十分关键,当微损伤(d > 0)破坏网络连接时,会产生一定程度的激活。生物起源频率(fbio)是控制骨体积分数的重要参数,同时损伤修复与信号之间的关系是骨重塑过程中的主要因素,需考虑机械刺激的影响。

目前的研究考虑了病变引起的骨力学性能退化以及机械刺激水平的变化,以理解机械损伤积累与生物骨响应之间的耦合机制。不过,现有文献中的骨重塑模型虽有评估骨密度或材料特性离散性的方法,但仍未解决所有骨重塑问题,如转导的精确建模和细胞结构的理解等问题仍未得到解答。

为了进一步完善骨重塑模型,可采取以下五个策略:
1. 构建机械重塑模型。
2. 建立描述转导机制的模型。
3. 具体化预测细胞机制的模型。
4. 执行上述三个模型之间的耦合过程。
5. 通过有限元方法执行耦合模型。

2. 任意三维几何形状热化学表面处理残余应力的本征应变重构
2.1 引言

本征应变方法能够以合理的偏差水平预测残余应力分布,在实际应用中具有一定的实用性。然而,研究人员在重建表面处理后的残余应力场时,通常假设本征应变沿处理表面的切平面呈等双轴分布,且仅随表面层深度变化。这种假设在处理复杂三维几何形状时存在困难,因为确定表面层下某点到处理表面的距离以及该点相对于表面局部切平面的方向并不容易。

以往的研究提出了一些解决方案,但都存在一定的局限性。例如,Coratella等人的方法增加了计算工作量,且在表面曲率较大时可能导致较高的计算不确定性;

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