Usages de Code_Aster au Laboratoire de Biomécanique de l’Université de Aachen
par le Prof. Dr.-Ing. M. Staat, Aachen University
Le Laboratoire de Biomécanique de l’Université de Aachen étudie les organes mous biologiques tels que intestin, aorte, squelette et muscles cardiaques au niveau des tissus. En plus de quelques codes commerciaux, le Laboratoire utilise de plus en plus Code_Aster, qui convient parfaitement aux besoins, en particulier les possibilités de développement apportés par l’open-source. Actuellement, deux projets de recherche sont actifs pour lesquels trois doctorants utilisent avec succès Code_Aster dans le domaine de la biomécanique :
BINGO
|
Ce projet, démarré en janvier 2013, a pour but de simuler et optimiser les implants chirurgicaux dans le plancher pelvien féminin pour lutter contre l’incontinence urinaire. Nous modélisons les organes, les muscles,
les ligaments et les implants de mailles dans un cadre 3D géométriquement et physiquement très non-linéaire. Les organes sont en contact sans frottement. Les grandes zones en contact sont un défi de simulation.
Cardiakytos
|
Ce projet vise à mesurer la précontrainte dans les myocytes cardiaques. Avec Code_Aster, nous simulons les expériences de gonflement de tissu cardiaque mince sur des membranes circulaires extrêmement minces de silicone. Le but est de déterminer les propriétés mécaniques du tissu et sa réponse aux médicaments. Du point de vue de la modélisation, cette application met en oeuvre des modèles de plaques ou de coques géométriquement et physiquement non linéaires.
Développements dans Code_Aster
Comme nous simulons principalement des matériaux hyper-élastiques, nous avons implanté un modèle de comportement incompressible anisotrope de Holzapfel qui intègre deux familles de fibres distinctes en une matrice néo-Hookéenne et est largement utilisé dans la biomécanique. Par ailleurs, depuis 2012, nous implémentons dans la bibliothèque de matériaux de Code_Aster un modèle de croissance du tissu. Afin de pallier les phénomènes de blocage et les insuffisances de précision lors de la modélisation FEM des tissus biologiques mous, nous avons également mis en place la Smoothed Finite Element
Method pour les analyses 2D, 3D et plaques linéaires et non linéaires.
Contact : Prof. Dr.-Ing. M. Staat (m.staat(at)fh-aachen.de)
|
