用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究

买买提明·艾尼

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用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究

研究精粹 | 更新时间：2026-01-21

- 用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究
- 用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究
- 新疆大学学报（自然科学版中英文） 2009年26卷第4期页码：402-407
- 作者机构：
  
  新疆大学机械工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(编号:50775193)
- DOI：
  中图分类号： Q811
- 纸质出版：2009
- 稿件说明：
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[1]买买提明·艾尼.用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究[J].新疆大学学报(自然科学版),2009,26(04):402-407+2.

买买提明·艾尼. 用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究[J]. Journal of Xinjiang University (Natural Science Edition in Chinese and English), 2009, 26(4): 402-407.
[1]买买提明·艾尼.用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究[J].新疆大学学报(自然科学版),2009,26(04):402-407+2. DOI：

买买提明·艾尼. 用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化方法研究[J]. Journal of Xinjiang University (Natural Science Edition in Chinese and English), 2009, 26(4): 402-407. DOI：

摘要

本文介绍了用有限元法耦合反应扩散模型的骨重建和仿生拓扑优化理论和方法.首先对骨微结构进行了建模

然后用仿生拓扑优化方法模拟了骨小梁结构的形成过程.对骨骼宏观结构和形状的形成过程也进行了建模并进行了仿生拓扑优化.不同载荷条件下的骨微结构模型在保留体积不同时的仿生拓扑优化结果表明

所有的结果最终都得到小梁结构并在给定的保留体积内趋于稳定

但是小梁尺寸大小有所不同.对于骨骼宏观模型

建立了不同边界条件的模型

用仿生拓扑优化方法模拟了骨骼宏观结构和形状的形成过程

得到了接近股骨、腓骨、脊椎骨、错骨和指骨等实际骨骼形状.

Abstract

In this paper the bone remodeling and bionic topology optimization theory and method is introduced by using the FEM(Finite Element Method) coupled with reaction-diffusion model.The bone micro structure is modeled at first

and then the trabecular architecture forming process is simulated by using the bionic topology optimization method.Bone global structure also modeled and bone shape forming process is simulated by using bionic topology optimization method.The results shown

though the initial configuration of models started from different loading condition and different keeping value

the simulation gradually produced homeostatic trabecular architecture finally in all models.However

there are some differences in size of trabecular.For the global bone model

the different boundary conditions are set

and the bone global structure and forming process are simulated by using the bionic topology optimization method

and nearly close to shinbone

fibula

vertebra

collarbone and phalange etc.as like real bone shapes are obtained.

关键词

Keywords

references

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