مدل سازی رفتار ناهمسانگرد بافت های نرم با روش بدون شبکه هیدرودینامیک هموار ذرات

مدل سازی رفتار مکانیکی بسیاری از بافت های نرم و برخی مواد مصنوعی ساخته شده توسط انسان نیازمند نمایش دقیق طبیعت پیچیده و ناهمسانگرد آن ها است. در این پژوهش، مدل هایپرالاستیک ناهمسانگرد هولتزاپفل-گاسر-اوگدن (HGO) با استفاده از روش بدون شبکه هیدرودینامیک هموار ذرات (SPH) پیاده سازی شده است. برای غلبه بر چالش های ناشی از تراکم ناپذیری در این دسته از مواد و دشواری های عددی مرتبط، از روابط ترکیبی استفاده شده است. بر این اساس، مدل SPH در چارچوب تمام لاگرانژی توسعه داده شده که در آن از قوانین بقای مرتبه اول برای مومنتوم خطی، تانسور گرادیان تغییر شکل، تانسور نگاشت سطح و نگاشت حجم بهره گرفته شده است. دقت این پیاده سازی با حل چندین مثال استاندارد در رفتار دینامیکی جامدات تحت تغییر شکل های بزرگ بررسی شده است. همچنین، نتایج مدل هایپرالاستیک با نتایج حاصل از نرم افزار اجزای محدود آباکوس مقایسه شده است. علاوه بر این، رفتار پوست انسان به عنوان یک بافت نرم ناهمسانگرد تقویت شده با الیاف های کلاژن شبیه سازی و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. مقایسه ها نشان می دهد که مدل SPH به طور موثری رفتار ناهمسانگرد بافت های نرم تحت تغییر شکل های بزرگ را شبیه سازی می کند. یافته های این پژوهش نشان می دهد که روش بدون شبکه SPH می تواند به عنوان یک چارچوب برای مدل سازی رفتار بافت های نرم با تغییر شکل های پیچیده مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

روش بدون شبکه ، هیدرودینامیک هموار ذرات ، بافت نرم ، هایپرالاستیک ناهمسانگرد ، تراکم ناپذیری