A linearized and incompressible constitutive model for arteries.
A linearized and incompressible constitutive model for arteries.
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DOI：
10.1016/j.jtbi.2011.05.005
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发表时间：
2011-10-07
影响因子：
2
通讯作者：
Kassab, G. S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Y.;Zhang, W.;Wang, C.;Kassab, G. S.
在许多生物力学研究中，血管可以被建模为在生理负荷下不可压缩（保持体积）的伪弹性正交各向异性材料。为了使用最小数量的弹性常数来描述动脉的本构行为，我们采用了广义的胡克定律来描述共旋柯西应力和最近提出的对数指数应变。该应变张量吸收了材料的非线性，对于保体积变形，其迹为零。因此，由于不可压缩性约束，模型参数之间的关系易于分析和解释。特别是，在正交各向异性模型中，独立弹性常数的数目从10个减少到7个。作为一项说明性研究，我们将该模型拟合到猪冠状动脉膨胀-拉伸试验的测量数据中。拟合数据需要四个参数，n（材料非线性），杨氏模量E1（周向），E2（轴向）和E3（径向）。讨论了该模型的优点和局限性。
In many biomechanical studies, blood vessels can be modeled as pseudoelastic orthotropic materials that are incompressible (volume-preserving) under physiological loading. To use a minimum number of elastic constants to describe the constitutive behavior of arteries, we adopt a generalized Hooke’s law for the co-rotational Cauchy stress and a recently proposed logarithmic-exponential strain. This strain tensor absorbs the material nonlinearity and its trace is zero for volume-preserving deformations. Thus, the relationships between model parameters due to the incompressibility constraint are easy to analyze and interpret. In particular, the number of independent elastic constants reduces from ten to seven in the orthotropic model. As an illustratory study, we fit this model to measured data of porcine coronary arteries in inflation-stretch tests. Four parameters, n (material nonlinearity), Young’s moduli E1 (circumferential), E2 (axial), and E3 (radial) are necessary to fit the data. The advantages and limitations of this model are discussed.
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