FEBio - FEBio - Wikipedia

FEBio^[1][2](Konečné prvky pro biomechaniku) je softwarový balíček pro analýza konečných prvků^[3] a byl speciálně navržen pro aplikace v biomechanika a bioinženýrství. Byl vyvinut ve spolupráci s výzkumnými skupinami z University of Utah (MRL, SCI) a Columbia University (MBL).

FEBio nabízí modelové scénáře, konstitutivní modely atd okrajové podmínky které se týkají mnoha výzkumných oblastí a specializují se na analýzu 3D vícefyzikálních modelů, které mohou podstoupit velké deformace. Uživatelé mohou řešit problémy v systému Windows mechanika těles, kontaktní analýza, porézní média problémy, mechanika tekutin a od verze 2.8 také problémy s interakcí tekutin a pevných látek (FSI). FEBio podporuje kvazi-statické i dynamické analýzy. Následuje podrobnější přehled funkcí FEBio.

Zdrojový kód pro FEBio je veřejně dostupný a od verze 2.9 distribuovaný pod licencí MIT opensource. (Starší verze jsou k dispozici pod vlastní licencí a nejsou brány v úvahu Software s otevřeným zdrojovým kódem protože jsou zdarma pouze pro nekomerční použití.)

FEBio podporuje zásuvný modul, který umožňuje uživatelům snadno rozšířit a přizpůsobit sadu funkcí pro jejich konkrétní potřeby. Pomocí tohoto zásuvného modulu mohou uživatelé vyvíjet nové konstitutivní modely, okrajové podmínky, zatížení těla, nelineární omezení a dokonce i nové řešení konečných prvků (viz např. Plugin FEBioChem, který implementuje řešení reakce-difúze pro řešení chemických reakcí ve směsích [1] ).

Přehled

Následuje stručný přehled dostupných funkcí (od verze 2.8). Úplnější seznam naleznete v Uživatelské příručce FEBio [2].

• Mechanika těles
  • Nelineární (kvazi) statická, nelineární dynamická, energeticky úsporná schémata časové integrace
  • Hyperelastické materiály (izotropní, příčně-izotropní, anizotropní), visko-hyperelastické materiály, modely poškození, vláknité materiály.
  • Mechanika pevných těles a tuhá deformovatelná spojka.
  • Předepsaná posunutí, povrchová zatížení (např. Tlak, trakce) a zatížení těla.
  • Několik svázaných a posuvných kontaktních formulací s nebo bez tření.
  • Pevné 3D lineární a kvadratické prvky (čtyřboká, šestihranná, pětiboká).
  • Lineární a kvadratické skořepinové prvky, které mohou být volné nebo umístěné nahoře nebo mezi plné prvky.
• Vícefázová mechanika
  • Dvoufázové, dvoufázové látky, trojfázové látky (dvě látky) a vícefázové materiály s více látkami.
  • Podmínky pro ustálenou nebo přechodnou analýzu.
  • Speciální kontaktní formulace, které zohledňují tok rozpouštědel a / nebo rozpuštěných látek přes kontaktní rozhraní.
  • Molekuly vázané na pevnou látku, které se deformují s pevnou fází.
  • Chemické reakce mezi rozpuštěnými látkami / molekulami vázanými na pevnou látku.
  • Specializované skořepinové formulace pro dvoufázové / vícefázové analýzy.
• Mechanika tekutin
  • Rovnovážná a přechodná dynamická analýza tekutin.
  • Tok viskózní kapaliny (Newtonian, Carreau, Carreau-Yasuda, Powell-Eyring, Cross).
  • Algoritmy stabilizace toku.
  • Interakce kapalina-pevná látka (FSI)
• Přenos tepla
  • Rovnovážná a přechodná lineární analýza přenosu tepla.
  • Izotropní Fourierův materiál.
  • Předepsaná a počáteční hraniční podmínka teploty, tepelný tok a konvekční tepelný tok, zdroj tepla.

Studio FEBio

FEBio je aplikace příkazového řádku, která implementuje pouze algoritmy řešiče. Abychom pomohli s nastavením modelů FEBio a analýzou výsledků, byl vyvinut software FEBio Studio.

FEBio Studio je nejnovější vývojová platforma pro vytváření, provoz a analýzu modelů FEBio. V současné době je k dispozici v beta verzi od [3]. Umožňuje uživatelům importovat geometrii a sítě z různých formátů souborů, včetně některých formátů CAD (BREP, STEP), a nabízí některé možnosti generování tet mesh. Uživatelé pak mohou nastavit okrajové, načítací a kontaktní podmínky a definovat parametry materiálu a analýzy. Modely lze spouštět pomocí FEBio přímo z rozhraní FEBio Studio nebo exportovat do vstupního souboru FEBio ve formátu xml. Modely lze spustit lokálně nebo odeslat na vzdálený server. Po dokončení FEBio lze výsledky načíst přímo do FEBio Studio pro vizualizaci a analýzu.

Starší nástroje

Před FEBio Studio používali uživatelé software PreView k nastavení modelů FEBio a PostView k vizualizaci a analýze. Vzhledem k tomu, že FEBio Studio kombinuje tyto dva softwarové balíčky, je software PreView a PostView považován za zastaralý.

PreView již není v aktivním vývoji, protože je nahrazen FEBioStudio. Důrazně doporučujeme uživatelům PreView přejít na FEBio Studio.

PostView bude prozatím nadále vyvíjen, protože zůstává pohodlným nástrojem pro analýzu a vizualizaci výsledků modelu FEBio.

Podpěra, podpora

Podpora FEBio má různé formy. Teoretická příručka a uživatelská příručka jsou součástí instalace a jsou k dispozici také online [4]. Uživatelé mohou také klást otázky na uživatelských fórech FEBio [5], stejně jako hlášení chyb a zadávání nových požadavků na funkce.

Reference

externí odkazy

• [6] Stránka softwaru FEBio
• [7] Fórum FEBio
• [8] FEBio na SimTK
• [9] FEBio uveden v Biomedical Computation Review
• [10] GIBBON: Doplněk pro bioinženýrství založený na geometrii a obrazu pro MATLAB