[发明专利]一种基于纤维方向的关节软骨的建模计算方法

权利要求书

1.一种基于纤维方向的关节软骨的建模计算方法，其特征是，具体步骤如下：

(1)几何模型的建立,在Abaqus中建立关节软骨几何模型，该软骨几何模型采用8节点轴对称两相多孔CAX8PR单元，在每个节点处计算固体和孔隙压力的总应力；

(2)建立关节软骨力学模型，并在其中考虑胶原纤维的分布以及不同层次的渗透率对关节软骨的影响，在fortran中进行材料子程序的编写，并嵌入到abaqus中；

(3)在步骤(2)后，在CAE界面上的节点之间添加弹簧单元，在inp文件中修改弹簧单元参数，提交Abaqus中分析，用newton法求解控制方程，进行仿真分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于纤维方向的关节软骨建模计算方法，其特征是，所述的步骤(1)的建立软骨几何模型，该几何模型分为两个层区，浅表层代表模型整个模型的最上方百分之十。

3.根据权利要求1所述的一种基于纤维方向的关节软骨建模计算方法，其特征是，所述的步骤(2)的建立关节软骨力学模型，其本构模型的基本框架为非线性超弹性两相多孔介质模型；

将关节软骨视为由基质固体，理想流体，和胶原纤维组成的三相混合物，且各个组相具有独立的运动规律，用S表示固体相，F表示液体相，由关节软骨的不可压缩性和力学特性得到关节软骨的力学本构方程为：

σs=-npI+2ρSFS∂ΨS∂CSFST=-nspI+σES---(1)]]>

σ^F＝-n^FpI(2)

式中有效柯西应力张量，n^s为固体相体积分数，p代表液体压力，I是单位矩阵，ρ^S是固体密度，Ψ^S是固体Helmhooltz自由能方程，C_S为右柯西-格林张量，为固体相的材料变形梯度。