力学参数随深度变化的关节软骨数值模拟

目的在软骨数值模拟中,对由于设置均匀和随深度变化的力学参数而导致的结果差异进行评估。方法利用COMSOL多孔介质模块建立软骨非线性两相多孔介质模型。在静载荷下,分别用均匀和随深度变化的两种软骨力学参数对模型进行了计算,并对两者的计算结果差异进行了分析。结果对于软骨总应力,两种参数设置的结果之间差异很小。但在分析软骨的固相应力、液体压力和流动等较深入细致的问题时,两种参数设置结果之间的差异不能忽略。结论不同的软骨力学参数设置对软骨总应力的结果几乎没有影响,但对软骨内流速场则影响很大。所以均匀的力学参数设置可用来简化计算软骨总应力的问题,而其他一些更细致的分析需要立足于随深度变化的软骨力学参数。这些结论可以为今后的软骨建模和数值计算提供参考,为人工关节的设计和计算奠定基础。

Articular cartilage simulation using depth-dependent mechanical parameters

Objective To evaluate the difference in articular cartilage simulation due to the application of either homogeneous or depth-dependent mechanical parameters.Method The nonlinear,biphasic,porous model of articular cartilage was built using poroelasticity module in COMSOL.Under the static load,the model was computed using homogeneous and depth-dependent parameter,respectively.The difference between the results was analyzed.Results For the total stress of cartilage,there was no remarkable difference between tw...