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骨纳米结构对其压电响应影响的有限元分析( Finite element analysis of the impact of bone nanostructure on its piezoelectric response )
Salil Pai Jinha Kwon Bowen Liang Hanna Cho Soheil Soghrati
采用有限元法分析了亚微米尺度下骨在机械载荷作用下的压电响应。提出了一种新的算法来虚拟重建真实感的骨纳米结构，该结构由胶原纤维嵌入羟基磷灰石矿物网络组成。该算法考虑了原纤之间潜在的不对齐，以及矿物相的多孔结构。采用并行非迭代网格生成算法，对不同纤维体积分数和不对齐情况下的几种典型的骨体积单元建立了高保真的有限元模型。在纵向压缩、横向压缩和剪切三种载荷作用下，模拟了每种RVE的压电响应。在所有加载条件下，均匀化的应力和电场与纤维体积分数呈线性关系。对于有错位纤维的RVE，虽然在均匀化的结果中观察到更多的振荡，但它们与有错位纤维的RVEs在横向压缩和剪切载荷下的结果的差异可以忽略不计。但在纵向压缩下，在相同体积分数下，未排列原丝的RVEs所产生的电场明显高于排列原丝的RVEs。
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