猪肝组织超弹性研究：单轴拉伸实验与Ogden本构方程

"基于单轴拉伸实验的猪肝超弹性本构方程研究，董红建，刘明，张勤河。文章通过破坏性单轴拉伸实验，研究了猪肝组织的力学性能，得到应力-应变曲线，并在ABAQUS中采用N阶减缩积分多项式和Ogden本构方程进行模拟，最终确定四阶Ogden本构方程适合描述猪肝的大变形超弹性行为。" 这篇研究主要关注的是生物力学领域中的一种特殊应用，即对生物组织力学性能的理解，特别是猪肝组织的超弹性特性。超弹性材料是指在受力后能够恢复其原始形状的材料，这种特性在生物组织中非常常见。在本研究中，研究人员选取了新鲜的猪肝作为实验对象，进行了破坏性的单轴拉伸实验。这种实验方法通常用于获取材料在不同应变下的应力-应变关系，以了解其力学行为。 实验过程中，研究人员记录了肝脏组织在拉伸直至断裂的整个过程中的受力-时间曲线。这些数据对于构建材料的本构方程至关重要，因为本构方程是描述材料应力和应变之间关系的数学模型。通过拟合这些实验数据，研究人员可以得到表示猪肝组织应力-应变特性的曲线，并确定材料破坏的应力阈值。 在数值模拟方面，研究人员使用了ABAQUS这一专业的有限元分析软件。ABAQUS的材料性质模块提供了多种本构方程选项，如N阶减缩积分多项式和N阶Ogden本构方程。这两种本构方程都是用来描述非线性弹性或超弹性材料的行为。通过对实验数据的模拟对比，他们找到了最能匹配实验结果的本构方程，即四阶Ogden本构方程。Ogden本构方程是一种广泛应用于生物软组织模拟的非线性超弹性模型，它可以很好地描述大应变情况下的材料行为。 这篇研究通过实验和数值模拟相结合的方式，揭示了猪肝在大变形条件下的超弹性特性，为生物医学工程、组织工程以及医疗设备设计等领域提供了重要的力学参数和模型。这有助于更准确地模拟和预测生物组织在各种生理或病理条件下的行为，对于理解器官功能，优化手术策略，以及开发新型生物材料具有重要意义。