第1章绪论1
1.1研究背景和意义1
1.2骨组织及内部细胞的力学环境4
1.2.1骨组织结构及力学性质4
1.2.2骨组织细胞分类及功能6
1.2.3骨组织细胞的力学微环境8
1.2.4骨组织间隙液力学状态的数值模拟研究11
1.3骨重建基本概念及国内外研究进展13
1.3.1骨重建的基本概念及研究背景13
1.3.2骨重建过程中力学感受器的选择16
1.3.3骨重建理论及数值模拟研究进展23
1.4数值模拟相关软件及结构优化理论的国内外研究进展30
1.4.1数值模拟相关软件30
1.4.2结构优化理论及相关方法33
1.5主要研究内容36
第2章骨小梁间隙液的流－固耦合数值模拟38
2.1研究方法与模型建立38
2.1.1模型建立38
2.1.2模型设置41
2.1.3数据处理45
2.2数值模拟结果45
2.2.1不同方向外载荷对骨小梁内vonMises应力分布的影响45
2.2.2不同方向外载荷对间隙液内流体剪应力场分布的影响50
2.2.3间隙液内流体剪应力与对应位置骨小梁内vonMises应力对应关系56
2.3本章小结66
第3章骨小梁结构演化的驱动机制及算法构建67
3.1骨小梁结构模型建立及演化算法构建67
3.1.1骨小梁模型演化调控机制67
3.1.2骨小梁模型建立68
3.1.3骨小梁模型所用单元类型69
3.1.4骨小梁模型中单元的增加及移除方法70
3.1.5骨小梁模型中间隙液剪应力计算72
3.1.6骨小梁模型计算过程中的时间设置73
3.1.7骨小梁模型的不同演化算法73
3.2单根骨小梁演化过程模拟76
3.2.1不同固体力学状态参数调控的结构演化76
3.2.2不同力学刺激信号调控的结构演化91
3.3骨裂纹演化过程模拟97
3.4本章小结102
第4章不同结构骨小梁演化过程模拟104
4.1两根骨小梁模型演化过程模拟104
4.2双层骨小梁模型演化过程模拟111
4.3四端加载骨小梁模型演化过程模拟118
4.4九宫格结构骨小梁模型演化过程模拟125
4.5本章小结133
第5章施加弹簧基础边界的骨小梁结构演化过程模拟135
5.1施加弹簧基础边界的九宫格结构骨小梁模型演化过程模拟135
5.2施加弹簧基础边界的二十五宫格结构骨小梁模型演化过程模拟143
5.3设置不同剪应力阈值的骨小梁结构演化过程模拟149
5.3.1恒定应变幅值加载时不同间隙液内流体剪应力阈值设置的结构演化过程模拟150
5.3.2恒定应力幅值加载时不同阈值设置的结构演化过程模拟155
5.4本章小结159
第6章总结与展望161
6.1总结161
6.2创新点164
6.3展望164
附录167
附录AABAQUS用户子程序的Python代码167
附录B计算间隙液内流体剪应力的Python代码181
附录C相邻单元识别并进行单元增加的Python代码187
参考文献191
名词索引 197
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