مشخصه یابی قرنیه انسان با بکار بردن مدل ناهمسانگرد تقویت شده با فیبر توسط روش اجزاءمحدود معکوس

هدف از این مطالعه، پیش بینی پاسخ گذار بافت قرنیه انسانی با استفاده از مدل ساختاری متناسب با رفتار بیومکانیکی آن می باشد. برای این منظور تغییرشکل بافت قرنیه انسان توسط آزمون کشش تک محوره، به ازای سه نرخ کرنش متفاوت (سرعت های بارگذاری ۱، ۵ و ۱۰ میلی متر بر دقیقه)، بررسی شد. در این مطالعه تعداد ۸ پارامتر مواد مدل ساختاری ناهمسانگرد تقویت شده با فیبر هایپرویسکوالاستیک، با زوایای مختلف فیبرها با استفاده از کوپل اجزاء محدود-بهینه سازی و داده های آزمایشگاهی بدست آمد. این مدل پراکندگی فیبرها را به همراه تغییر جهت آنها در طول مدت بارگذاری و همچنین رفتار غیر خطی تغییر شکل محدود بافت را به همراه خاصیت ویسکوالاستیک ذاتی ماتریس زمینه در نظر می گیرد. با افزایش و کاهش پارامترهای مواد بهینه شده، تاثیر هر پارامتر بر روی پاسخ نمونه ها در شبیه سازی تست کشش بررسی شد. افزایش نرخ کرنش باعث افزایش سفتی نمونه های تحت آزمایش شده که این سفت شدن در قسمت انتهایی پاسخ بافت در نرخ کشش آهسته تر (۱ میلی متر بر دقیقه)، قابل توجه بوده و با افزایش نرخ کرنش (۵ و ۱۰ میلی متر بر دقیقه)، این افزایش سفتی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. در پایان رفتار مدل و ارتباط آن با ریز ساختارشان، از قبیل فیبر های کلاژنی، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج نشان می دهد که شبیه سازی عددی انجام شده برای پیش بینی رفتار بافت قرنیه در مقایسه با نتایج تجربی تقریبا بر هم منطبق و از دقت خوبی برخوردار بوده و مدل دارای پایداری قابل قبولی هست.

کلیدواژه ها:

قرنیه ، تست کشش ، بهینه سازی ، تقویت شده با فیبر ، هایپرویسکوالاستیک ، سفت شدن