进行医学有限元分析,在获得几何网格模型以后还需要转化为有限元网格模型。“条条大路通罗马”,一些研究者可能已经熟悉其他逆向工程或CAD软件的使用,几何模型转化为有限元模型也可以通过其他许多种方法实现。“工欲善其事,必先利其器。”Mimics软件的FEA模块,依托研发团队在处理三角网格方面强大的技术力量,专注于实现几何模型到有限元模型的无缝衔接,是研究者依据分析物理问题的特定要求,实现医学几何模型向有限元模型转化的有力工具。
FEA模块的功能主要有以下几个方面。
非流形网格划分(non manifold)
流形(manifold)是一个拓扑学概念,如果三维模型上每1条边都有2个相邻面,称为流形。如果2个(或2个以上)毗邻的三维模型之间共用面,则共用面边界上的每条边有3个(或3个以上)相邻面,则称为非流形。
医学有限元分析时常需要把不同模型作为一个整体进行分析,比如骨与金属假体。对骨与假体模型的界面进行网格划分,称为非流形网格划分。在进行有限元分析时,两种材料界面的共用节点保证了力的正常传递,将有效提高分析的质量。Mimics软件可以基于蒙板直接计算非流形,或者可以在Remesh模块中进行非流形装配。
创建有限元体网格(volumetricmesh)
用户可以直接在Mimics软件Remesh模块中基于优化的几何网格创建有限元网格,并且可以分析有限元网格质量。
网格优化(remesh)
Remesh模块提供丰富的三角网格查看、编辑、优化工具,可以非常简便迅捷地提升三角网格质量,使三角网格适合于特定的有限元分析要求。
赋材质(material assignment)
人体解剖结构常由多种材料组成,比如骨骼,可分为骨皮质与骨松质。一般的分析可以将骨皮质简化为同等厚度的壳单元,为骨皮质和骨松质赋予两种材料属性。而骨皮质的厚度和骨松质的密度各处不同,这就造成影响分析结果的一个因素。而为每一处不同厚度的骨皮质或不同密度的骨松质指定不同的材料属性,将是一个不可想象的艰巨任务。
FEA模块的赋材质工具,可以根据体单元所属不同的蒙板、CT值为单元分配材料属性,实现了对人体解剖结构非均匀材料属性的精确描述。
导入和导出(import and export)
提供了与Patran Neutral、Abaqus、Ansys、Fluent以及Nastran等商业有限元分析软件的接口。
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