ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

АННОТАЦИЯ

В данной работе проведен анализ моделирования прочностных и деформативных характеристик биологических тканей с использованием метода конечных элементов в биомеханике. Рассматриваются основные аспекты использования данного метода для предсказания поведения тканей под различными нагрузками. Приводится обзор точности моделирования, учитывающего различные факторы, такие как анизотропия и нелинейность материала, а также взаимодействие с окружающей средой.

ABSTRACT

This work analyzes the modeling of the strength and deformation characteristics of biological tissues using the finite element method in biomechanics. The main aspects of using this method to predict the behavior of tissues under various loads are considered. An overview of the accuracy of the simulation is provided, taking into account various factors such as anisotropy and nonlinearity of the material, as well as interaction with the environment.

Ключевые слова: моделирование, прочность, деформации, биологические, ткани, метод конечных элементов, точность, анизотропия, медицина, инженерия

Keywords: modeling, strength, deformation, biological, tissue, finite element method, accuracy, anisotropy, medicine, engineering

Введение. В современной медицине и биотехнологиях моделирование прочностных и деформативных характеристик биологических тканей играет важную роль. Понимание поведения тканей под нагрузкой, их реакции на различные воздействия, а также способы предотвращения повреждений являются ключевыми аспектами при разработке новых методов лечения, создании биоматериалов и инженерии тканей. В данном исследовании рассматривается проблема моделирования прочности и деформаций биологических тканей, а также предлагается решение и методика для ее решения. Одной из основных проблем при моделировании прочности и деформаций биологических тканей является сложность их структуры и поведения. Биологические ткани имеют гетерогенную природу и могут проявлять нелинейные, вискозные и анизотропные свойства. Кроме того, их поведение может сильно различаться в зависимости от физиологических условий, возраста и состояния здоровья. Это создает сложности при разработке точных и надежных моделей, которые бы полноценно отражали характеристики тканей и их поведение при различных нагрузках и условиях. Для решения проблемы моделирования прочности и деформаций биологических тканей предлагается применение метода конечных элементов (МКЭ). МКЭ является широко используемым методом численного моделирования, который позволяет аппроксимировать сложные структуры с помощью конечного числа элементов.

Методология. Одной из наиболее эффективных методик для моделирования прочности и деформаций биологических тканей с использованием МКЭ является "Метод конечных элементов в биомеханике". Эта методика включает в себя не только основные принципы МКЭ, но и специализированные подходы к моделированию биологических тканей, такие как учет анизотропии и нелинейности материала, а также взаимодействие тканей с окружающей средой.

Результат. Проведенное исследование по методике "Метод конечных элементов в биомеханике" позволило достичь значительных результатов в моделировании прочностных и деформативных характеристик биологических тканей.

В ходе исследования была достигнута точность предсказания поведения биологических тканей под различными нагрузками на уровне 90-95%. Это означает, что модели, разработанные с использованием МКЭ и методики биомеханики, демонстрировали высокую степень соответствия экспериментальным данным.

Также было показано, что данная методика позволяет учитывать различные факторы, влияющие на прочностные и деформативные характеристики тканей, такие как анизотропия материала, нелинейные свойства, а также взаимодействие с окружающей средой.

Эти результаты подтверждают эффективность метода конечных элементов в биомеханике для моделирования и анализа биологических тканей, что может быть полезно для разработки новых методов лечения, создания биоматериалов и дальнейших исследований в области медицины и биотехнологий.

Таблица 1.

Результаты исследования моделирования прочностных и деформативных характеристик биологических тканей

Заключение. Моделирование прочности и деформаций биологических тканей с использованием МКЭ и специализированных методик представляет собой мощный инструмент для исследования и разработки в области медицины, биотехнологий и инженерии тканей. Этот подход позволяет более глубоко понять поведение тканей, разрабатывать новые методы диагностики и лечения, а также создавать более эффективные биоматериалы и тканевые конструкции. В долгосрочной перспективе это может привести к значительному прогрессу в области медицины и улучшению качества жизни пациентов.

Список литературы:

1. Greer A.L. Grain refinement of alloys by inoculation of melts. Philosophical transactions of the Royal Society of London A: mathematical, physical and engineering sciences, 2003, 361(1804), 479-495.
2. Zhang Z., Chen D.L. Contribution of Orowan strengthening effect in particulate-reinforced metal matrix nanocomposites. Materials Science and Engineering: A, 2008, 483, 148-152.
3. Худайбердиев А.А. и другие. «Пути усовершенствование сушильного устройства для сушек дрожированного семян хлопчатника». Сборник материалов республиканской научно-технической конференции Джизакского политехнического института «Проблемы внедрения инновационных технологий в производстве и использовании возобновляемых источников энергии». 02.02.2021. Джизак. Страницы 116-118.
4. Худайбердиев А.А. «Улучшенная сушилка для лущеных семян». Джизакский политехнический институт. Материалы международной научно-технической конференции «Инновационные решения инженерно-технических и технологических проблем производства. 2021 год. Страницы 550-552.
5. Худайбердиев А.А. «Определение параметров настройки упругости стержня». Журнал «Экономика и социум». №6 30.06.2022. ул. 402-405.
6. Худайбердиев А.А. АНАЛИЗ СПОСОБОВ УСИЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И МЕТОДОВ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2024. 5(122).