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(xì)胞的力學(xué)環(huán)境4
1.2.1骨組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)4
1.2.2骨組織細(xì)胞分類及功能6
1.2.3骨組織細(xì)胞的力學(xué)微環(huán)境8
1.2.4骨組織間隙液力學(xué)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(jìn)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(xué)感受器的選擇16
1.3.3骨重建理論及數(shù)值模擬研究進(jìn)展23
1.4數(shù)值模擬相關(guān)軟件及結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的國內(nèi)外研究進(jìn)展30
1.4.1數(shù)值模擬相關(guān)軟件30
1.4.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論及相關(guān)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(shè)置41
2.1.3數(shù)據(jù)處理45
2.2數(shù)值模擬結(jié)果45
2.2.1不同方向外載荷對骨小梁內(nèi)vonMises應(yīng)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(yīng)力場分布的影響50
2.2.3間隙液內(nèi)流體剪應(yīng)力與對應(yīng)位置骨小梁內(nèi)vonMises應(yīng)力對應(yīng)關(guān)系56
2.3本章小結(jié)66

第3章骨小梁結(jié)構(gòu)演化的驅(qū)動機(jī)制及算法構(gòu)建67
3.1骨小梁結(jié)構(gòu)模型建立及演化算法構(gòu)建67
3.1.1骨小梁模型演化調(diào)控機(jī)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(yīng)力計算72
3.1.6骨小梁模型計算過程中的時間設(shè)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(xué)狀態(tài)參數(shù)調(diào)控的結(jié)構(gòu)演化76
3.2.2不同力學(xué)刺激信號調(diào)控的結(jié)構(gòu)演化91
3.3骨裂紋演化過程模擬97
3.4本章小結(jié)102

第4章不同結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)骨小梁模型演化過程模擬125
4.5本章小結(jié)133

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

第6章總結(jié)與展望161
6.1總結(jié)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(yīng)力的Python代碼181
附錄C相鄰單元識別并進(jìn)行單元增加的Python代碼187

參考文獻(xiàn)191

名詞索引 197