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Título: Identification of soft tissue material constants using tailored finite element model based regressions
Autores: Bufi, Nathalie
Fecha: 2011
Publicador: McGill University - MCGILL
Fuente:
Tipo: Electronic Thesis or Dissertation
Tema: Engineering - Mechanical
Descripción: Efficient and reliable tools are needed to accurately characterize the mechan- ical properties of soft tissue. A knowledge of Young's modulus and Poisson's ratio is essential to model mechanical behavior and quantify stresses and strain within soft tissues. The goal of this study was to investigate indirect methods for the identification of soft tissue material parameters from experimental data for irregular sample shapes and compositions. The approach was to solve an overdetermined inverse problem. Three-dimensional finite element simulations were performed, assuming a homogeneous isotropic linear elastic material. Simulation results were compared to measured surface strains obtained from Digital image correlation techniques. Material parameters were identified using an iterative approach, through the minimization of the mean square difference between simulated and measured strain data. The feasibility of this method was investigated using uniaxial tension tests of porcine vocal fold tissue samples. The identified material constants were compared with vo- cal fold data reported in the literature. This method may be generalized to other types of soft tissues.
Le développement d'outils efficaces pour la caractérisation des propriétés mécaniques des tissus mous est nécessaire. La connaissance du module d'Young et du coefficient de Poisson est essentielle à la modélisation du comportement mécanique et à l'estimation des champs de contraintes et de déplacements. L'objectif de cette étude est de mettre en oeuvre une méthode indirecte permet- tant d'identifier les constantes de matériau de tissus mous à partir de données expérimentales, pour des échantillons de forme et de composition variables. L'approche retenue est la résolution d'un problème inverse sur-déterminé. Des simulations par éléments finis en trois dimensions ont été réalisées, modélisant un corps homogène de matériau élastique linéaire isotrope. Les résultats de ces simulations ont été confrontés au champ de déplacement mesuré sur la surface d'échantillons en tension simple, par des techniques de corrélation d'image. Les constantes du matériau sont identifiés lorsque la différence entre le champ de déplacement mesuré et calculé atteint un minimum. La faisabilité de cette méthode a été vérifiée dans le cas de tests de tension simple sur des cordes vocales de porc. Les paramètres identifiés ont été comparés à des données publiées dans la littérature. Cette méthode peut être développée et appliquée à une grande variété de tissus mous.
Idioma: en