مطالعه ی تحلیلی و عددی رفتار مکانیکی بافت کبد در بارگذاری فشار تکمحوره

این مقاله به مطالعه و تدوین مدل ساختاری مناسب برای توصیف رفتار مکانیکی بافت کبد می پردازد. برای این منظور تغییرشکل بافت کبد در آزمون فشار تک محوره، بر اساس دو مدل ساختاری هایپرالاستیک و هایپرویسکوالاستیک، به ازای دو نرخ کرنش متفاوت، به صورت تحلیلی و عددی مطالعه و بررسی شده است. مدل ها بر پایه تابع انرژی چندجمله ای استخراج و ضریب های معادله ساختاری با استفاده از برازش نمودار تنش-کرنش حاصل از این دو مدل بر نتایج تجربی موجود، به دست آمده اند. هم چنین برای تعیین رفتار بافت در شرایط بارگذاری دیگر، مدل ها برای بارگذاری کشش تک محوره و برش نیز بررسی شده اند. شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزار آباکوس، که هر دو مدل در آن به صورت پیش فرض وجود دارند، انجام شده اند. به منظور اعتبارسنجی روش های نظری، نتایج حل تحلیلی و شبیه سازی اجزای محدود با یکدیگر و هم چنین با داده های تجربی موجود مقایسه شد. بررسی نتایج نشان می دهد حل تحلیلی و شبیه سازی عددی انجام شده برای پیش بینی رفتار بافت کبد، تقریبا بر هم منطبق و به علاوه در مقایسه با نتایج تجربی، از دقت خوبی برخوردار بوده و مدل ها دارای پایداری قابل قبولی هستند. آن گاه اثر ضریب اصطکاک بین نمونه و صفحه فشارنده بررسی شده است. نتایج نشان می دهند با افزایش ضریب اصطکاک، تنش ایجاد شده افزایش می یابد. بنابراین پیش بینی دقیق تر رفتار بافت مستلزم انتخاب صحیح ضریب اصطکاک است. معادله های ساختاری انتخاب شده برای پیش بینی رفتار کبد، به دلیل غیرصفر بودن تمامی ثابت های مادی، در مقایسه با پژوهش های مشابه برای بافت های دیگر، از لحاظ ریاضی پیچیده تر بوده و حل تحلیلی آن چالش و نوآوری اصلی این مقاله به شمار می رود.

Keywords:

Liver Soft Tissue , Mechanical behavior , Analytical Solution , Finite element simulation , Hyperviscoelastic Model , بافت نرم کبد , رفتار مکانیکی , حل تحلیلی , شبیه سازی اجزای محدود , مدل هایپرویسکوالاستیک