第1章緒論1
1.1研究背景和意義1
1.2骨組織及內(nèi)部細胞的力學環(huán)境4
1.2.1骨組織結構及力學性質(zhì)4
1.2.2骨組織細胞分類及功能6
1.2.3骨組織細胞的力學微環(huán)境8
1.2.4骨組織間隙液力學狀態(tài)的數(shù)值模擬研究11
1.3骨重建基本概念及國內(nèi)外研究進展13
1.3.1骨重建的基本概念及研究背景13
1.3.2骨重建過程中力學感受器的選擇16
1.3.3骨重建理論及數(shù)值模擬研究進展23
1.4數(shù)值模擬相關軟件及結構優(yōu)化理論的國內(nèi)外研究進展30
1.4.1數(shù)值模擬相關軟件30
1.4.2結構優(yōu)化理論及相關方法33
1.5主要研究內(nèi)容36

第2章骨小梁間隙液的流－固耦合數(shù)值模擬38
2.1研究方法與模型建立38
2.1.1模型建立38
2.1.2模型設置41
2.1.3數(shù)據(jù)處理45
2.2數(shù)值模擬結果45
2.2.1不同方向外載荷對骨小梁內(nèi)vonMises應力分布的影響45
2.2.2不同方向外載荷對間隙液內(nèi)流體剪應力場分布的影響50
2.2.3間隙液內(nèi)流體剪應力與對應位置骨小梁內(nèi)vonMises應力對應關系56
2.3本章小結66

第3章骨小梁結構演化的驅(qū)動機制及算法構建67
3.1骨小梁結構模型建立及演化算法構建67
3.1.1骨小梁模型演化調(diào)控機制67
3.1.2骨小梁模型建立68
3.1.3骨小梁模型所用單元類型69
3.1.4骨小梁模型中單元的增加及移除方法70
3.1.5骨小梁模型中間隙液剪應力計算72
3.1.6骨小梁模型計算過程中的時間設置73
3.1.7骨小梁模型的不同演化算法73
3.2單根骨小梁演化過程模擬76
3.2.1不同固體力學狀態(tài)參數(shù)調(diào)控的結構演化76
3.2.2不同力學刺激信號調(diào)控的結構演化91
3.3骨裂紋演化過程模擬97
3.4本章小結102

第4章不同結構骨小梁演化過程模擬104
4.1兩根骨小梁模型演化過程模擬104
4.2雙層骨小梁模型演化過程模擬111
4.3四端加載骨小梁模型演化過程模擬118
4.4九宮格結構骨小梁模型演化過程模擬125
4.5本章小結133

第5章施加彈簧基礎邊界的骨小梁結構演化過程模擬135
5.1施加彈簧基礎邊界的九宮格結構骨小梁模型演化過程模擬135
5.2施加彈簧基礎邊界的二十五宮格結構骨小梁模型演化過程模擬143
5.3設置不同剪應力閾值的骨小梁結構演化過程模擬149
5.3.1恒定應變幅值加載時不同間隙液內(nèi)流體剪應力閾值設置的結構演化過程模擬150
5.3.2恒定應力幅值加載時不同閾值設置的結構演化過程模擬155
5.4本章小結159

第6章總結與展望161
6.1總結161
6.2創(chuàng)新點164
6.3展望164

附錄167
附錄AABAQUS用戶子程序的Python代碼167
附錄B計算間隙液內(nèi)流體剪應力的Python代碼181
附錄C相鄰單元識別并進行單元增加的Python代碼187

參考文獻191

名詞索引 197