Личный кабинет
Подробное описание документа
Определение напряженно-деформированного состояния костей по данным компьютерной томографии / Герасимов О. В., Рахматулин Р. Р., Балтина Т. В., Саченков О. А. - DOI 10.18698/0536-1044-2023-8-3-15 // Известия ВУЗов. Сер. "Машиностроение". - 2023. - № 8. -
Скачать документ
Численное моделирование элементов негомогенной среды — одно из актуальных направлений в области механики сплошных сред. Наибольшее развитие получили подходы, основанные на совместном применении методов неразрушающего контроля и численного моделирования. Предложена методика численного моделирования элементов пористой структуры на основе данных их компьютерной томографии. Расчеты проведены методом конечных элементов с использованием восьмиузлового изопараметрического конечного элемента сплошной среды с линейной аппроксимацией геометрических параметров и поля перемещений. Интегрирование матрицы жесткости каждого конечного элемента выполнено на основе применения весовой функции, значения которой соответствовали проницаемости материала в текущем микроэлементе объема. Описана методика статического расчета элементов пористой структуры на основе пространственного распределения материала. Моделирование проведено на примере образцов костных органов карликовых свиней. Испытания соответствовали трехточечному изгибу. Расчетные сетки построены методом фильтрации по пороговому значению, устанавливающему долю содержания упругого материала в объеме. С помощью численных расчетов определены поле перемещений и напряженно-деформированное состояние. Достоверность полученных данных установлена на основе распределения ошибки энергии по напряжениям. Валидация результатов выполнена по данным натурного эксперимента. Относительная погрешность составила 3…10 %, следовательно, моделирование с достаточной степенью достоверности описывает механическое разрушение образца. Предложенная методика показала эффективность решения задачи описания поведения элементов негомогенных сред, находящихся под действием внешних нагрузок, как в силу высокой производительности на этапе построения численной модели, так и ввиду исключения необходимости в точном восстановлении расчетной области образца.
Статья опубликована в следующих изданиях
№ 8. - 2023.
