FEBio - Уикипедия - FEBio

FEBio^[1][2](Биомеханиканың ақырғы элементтері) Бұл бағдарламалық жасақтама пакеті үшін ақырғы элементтерді талдау^[3] және арнайы қосымшаларға арналған биомеханика және биоинженерия. Ол Юта Университетінің (MRL, SCI) және Колумбия Университетінің (MBL) зерттеу топтарымен бірлесіп әзірленді.

FEBio модельдеу сценарийлерін, конституциялық модельдерді және шекаралық шарттар көптеген ғылыми бағыттарға қатысты және үлкен деформацияларға ұшырауы мүмкін 3D мульфизикалық модельдерін талдауға мамандандырылған. Пайдаланушылар проблемаларды шеше алады қатты механика, контактілі талдау, кеуекті медиа проблемалар, сұйықтық механикасы және 2.8 нұсқасы бойынша сұйықтықпен өзара әрекеттесу (FSI) проблемалары. FEBio квазистатикалық және динамикалық талдауларды қолдайды. Төменде FEBio мүмкіндіктерінің толық шолуы келтірілген.

FEBio үшін бастапқы код жалпыға қол жетімді және 2.9 нұсқасы бойынша MIT opensource лицензиясы бойынша таратылады. (Ескі нұсқалары арнайы лицензия бойынша қол жетімді және қарастырылмайды Бағдарламалық жасақтамасы ашық өйткені олар коммерциялық емес мақсаттарда ғана тегін.)

FEBio пайдаланушыларға мүмкіндіктерін кеңейтуге және олардың қажеттіліктері үшін теңшеуге мүмкіндік беретін плагин шеңберін қолдайды. Осы плагин шеңберін қолданушылар жаңа конститутивті модельдерді, шекаралық жағдайларды, дене жүктемелерін, сызықтық емес шектеулерді, тіпті жаңа ақырғы элементтерді дамыта алады (мысалы, қоспалардағы химиялық реакцияларды шешуге арналған реакциялық-диффузиялық еріткішті жүзеге асыратын FEBioChem плагинін қараңыз). [1] ).

Шолу

Қол жетімді мүмкіндіктерге қысқаша шолу (2.8 нұсқасы бойынша) төменде келтірілген. Толық тізімді FEBio пайдаланушысынан табуға болады [2].

• Қатты механика
  • Сызықтық емес (квази) статикалық, сызықтық емес динамикалық, энергияны үнемдейтін уақытты интеграциялау схемалары
  • Гипереластикалық материалдар (изотропты, көлденең-изотропты, анизотропты), виско-гиперпластикалық материалдар, зақымдану модельдері, талшық материалдар.
  • Қатты дене механикасы және қатты деформацияланатын муфта.
  • Белгіленген ығысулар, беткі жүктемелер (мысалы, қысым, тарту) және дене жүктемелері.
  • Үйкеліспен немесе үйкеліссіз бірнеше байланған және сырғанайтын контактілі формулалар.
  • Қатты 3D сызықтық және квадраттық элементтер (тетраэдрлік, алтыбұрышты, бесқырлы).
  • Сызықтық және квадраттық қабықша элементтері, олар бос болуы мүмкін, немесе үстіңгі жағына немесе қатты элементтердің арасына орналастырылады.
• Көпфазалы механика
  • Екі фазалы, екі фазалы-еріген, үш фазалы (екі еріген) және бірнеше еріген көпфазалы материалдар.
  • Тұрақты немесе өтпелі талдау шарттары.
  • Байланыс интерфейсі бойынша еріткіш және / немесе еріген зат ағынын ескеретін арнайы контактілі құрамдар.
  • Қатты фазамен бірге деформацияланатын қатты байланысқан молекулалар.
  • Еріген заттар / қатты байланысқан молекулалар арасындағы химиялық реакциялар.
  • Екі фазалы / көпфазалы талдауға арналған қабықшаның мамандандырылған формулалары.
• Сұйықтық механикасы
  • Сұйықтықтың тұрақты және өтпелі динамикалық анализі.
  • Тұтқыр сұйықтық ағыны (Ньютон, Каррео, Каррео-Ясуда, Пауэлл-Айринг, Крест).
  • Ағынды тұрақтандыру алгоритмдері.
  • Сұйық-қатты өзара әрекеттесу (FSI)
• Жылу беру
  • Жылу берудің тұрақты және өтпелі сызықтық анализі.
  • Изотропты Фурье материалы.
  • Белгіленген және бастапқы температуралық шекаралық жағдай, жылу ағыны және конвективті жылу ағыны, жылу көзі.

FEBio студиясы

FEBio - тек шешуші алгоритмдерді жүзеге асыратын командалық жол. FEBio модельдерін орнатуға және нәтижелерді талдауға көмектесу үшін FEBio Studio бағдарламалық жасақтамасы жасалды.

FEBio Studio - бұл FEBio модельдерін құру, іске қосу және талдауға арналған ең жаңа платформа. Қазіргі уақытта ол бета-нұсқасы бойынша қол жетімді [3]. Ол пайдаланушыларға геометрия мен торларды түрлі файл форматтарынан, соның ішінде кейбір CAD форматтарынан (BREP, STEP) импорттауға мүмкіндік береді және торларды құру мүмкіндіктерін ұсынады. Содан кейін пайдаланушылар шекара, жүктеу және байланыс жағдайларын орнатып, материалды және талдау параметрлерін анықтай алады. Модельдерді FEBio көмегімен тікелей FEBio Studio интерфейсінен басқаруға немесе xml форматындағы FEBio кіріс файлына экспорттауға болады. Модельдерді жергілікті деңгейде басқаруға немесе қашықтағы серверге жіберуге болады. FEBio аяқталғаннан кейін нәтижелерді визуалдау және талдау үшін тікелей FEBio студиясына жүктеуге болады.

Бұрынғы құралдар

FEBio Studio-ға дейін пайдаланушылар PreView бағдарламалық жасақтамасын көрнекілік пен талдау үшін FEBio модельдерін және PostView параметрлерін орнату үшін қолданған. FEBio Studio осы екі бағдарламалық жасақтаманы біріктіретіндіктен, көптеген мүмкіндіктермен қатар, PreView және PostView бағдарламалық жасақтамалары ескірген болып саналады.

PreView белсенді дамытылмайды, өйткені оның орнын FEBioStudio ауыстырды. PreView қолданушыларын FEBio Studio-ға ауысуға шақырамыз.

PostView әзірге әзірленетін болады, өйткені ол FEBio моделінің нәтижелерін талдау және визуалдау үшін ыңғайлы құрал болып қала береді.

Қолдау

FEBio-ны қолдау әр түрлі формада болады. Теориялық нұсқаулық және Пайдаланушы нұсқаулығы орнату шеңберінде ұсынылған және желіде де қол жетімді [4]. Пайдаланушылар FEBio пайдаланушы форумдарында сұрақтар қоя алады [5], сондай-ақ қателер туралы хабарлау және жаңа мүмкіндіктерге сұраныстар жасау.

Әдебиеттер тізімі

Сыртқы сілтемелер

• [6] FEBio бағдарламалық жасақтама беті
• [7] FEBio форумы
• [8] FEBio SimTK-де ұсынылған
• [9] FEBio биомедициналық есептеулерге қатысады
• [10] GIBBON: MATLAB үшін геометрия және кескінге негізделген биоинженерлік қосымша