[发明专利]一种适用于动静耦合载荷的骨结构预测方法

权利要求书

1.一种适用于动静耦合载荷的骨结构预测方法，其特征在于，包括：

步骤一：确定要进行预测的骨结构的拓扑范围，并区分出固体骨质区域和骨内液体流体区域，根据力学原理抽象出力学边界条件、动载荷、静载荷；

步骤二：对步骤一确定的骨结构进行建模，固体骨质区域和液体流体域分别建模，然后装配；

步骤三：对步骤二建立的骨结构模型进行有限元网格划分，得到骨结构有限元网格模型；

步骤四：分别定义骨结构固体骨质的材料性能参数和液体流体的材料性能参数；

步骤五：对骨结构有限元网格模型加载力学边界条件和载荷；

步骤六：对骨结构进行有限元分析求解；

步骤七：提取固体骨质表征受力和变形程度的力学效应参数作为固体骨质骨重建方向控制力学激励；

步骤八：提取流体壁面的流体剪应力作为基本多细胞单位激活概率控制力学激励；

步骤九：应用骨重建控制方程计算下一步的表征骨结构固体骨质区域特征的量，具体为：

X_t+Δt＝X_t+Bf_at(S-K)Δt

式中X为表征骨结构固体骨质区域特征的量，B为骨重建速率，f_a为基本多细胞单位的激活频率；S为固体骨质骨重建方向控制力学激励；K为固体骨质骨重建平衡态的骨重建方向控制力学激励；f_a-disuse为流体区域废用态的基本多细胞单位的激活概率；f_amax是基本多细胞单位的最大激活概率；kb和kc是调整基本多细胞单位激活概率-基本多细胞单位激活概率控制力学激励曲线形状特征的系数，kc是曲线拐点的横坐标，kb定义曲线的斜率；φ为基本多细胞单位激活概率控制力学激励；φ₀为流体区域平衡态的基本多细胞单位激活概率控制力学激励；f_a-overload为流体区域过载态的基本多细胞单位激活概率；f_a0为流体区域平衡态的基本多细胞单位激活概率；kr为调整基本多细胞单位激活概率-基本多细胞单位激活概率控制力学激励曲线形状特征的系数；X_t为t时刻表征骨结构固体骨质区域特征的量，X_t+Δt为t+Δt表征骨结构固体骨质区域特征的量，Δt为积分步长，f_at为t时刻基本多细胞单位的激活概率；

步骤十：对得到的新的骨结构进行材料、边界条件、载荷进行定义；

步骤十一：收敛判断，固体骨质骨重建方向控制力学激励或骨结构趋于稳定，退出骨重建迭代循环，结束骨结构预测计算；否则转至步骤六开始下一步的迭代计算；

步骤十二：进入有限元分析后处理，进行各单元表征骨结构特征的量图形显示，即得到预测的骨结构。

2.根据权利要求1所述一种适用于动静耦合载荷的骨结构预测方法，其特征在于，步骤七中固体骨质参数包括应力、应变、应变能密度、微观损伤。