|
|
Využití experimentů pro zlepšení úrovně konstitutivních modelů tkání aortálních výdutí
Man, Vojtěch ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Rosenberg, Josef (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná práce se věnuje problematice aneurysmat břišní aorty (AAA) s přihlédnutím k možnosti využití mechanických zkoušek tkání aortálních výdutí ke zlepšení úrovně jejich konstitutivních modelů. Úvodní část se zabývá úvodem do problematiky, popisu struktury stěny zdravé aorty, jejím hlavním komponentám a degenerativním změnám, které vedou až ke vzniku AAA. Na tento úvod navazuje stručný exkurz do konstitutivního modelování, který se úzce zaměřuje na popis modelů používaných pro popis mechanického chování měkkých tkání. Teoretická část je poté doplněna užším výběrem konstitutivních modelů používaných pro modelování stěny aorty a intraluminálního trombu, společně s publikovanými výsledky, které jsou v závěru této části zhodnoceny a diskutovány. Stěžejní část práce je věnována zkouškám mechanických vlastností arteriálních tkání. Nejprve je představena metodika testování společně s popisem úprav, kterými prošlo vybavení laboratoře, společně s testovacím zařízením. Dále je pozornost zaměřena na výsledky mechanických zkoušek intraluminálního trombu, kde jsou prezentovány výsledky jak z jednoosých tahových zkoušek, tak i z ekvibiaxiálního testování a je zde vyšetřován vliv vzdálenosti ILT od krevního řečiště na mechanické vlastnosti trombu. Další oblast, které je věnována pozornost, je vyšetření vlivu elastázy na změnu mechanických vlastností prasečí aorty. V tomto případě jsou vzorky prasečích aort experimentálně testovány pouze pomocí dvouosých zkoušek a je zde analyzována doba působení elastázy na změnu mechanických vlastností tak, aby výsledná tkáň měla podobnou deformačně-napěťovou odezvu jako tkáň aneurysmatická. Na závěr jsou shrnuty dosažené výsledky experimentálního měření, limitace a také navrženy další možné směry výzkumu.
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The dissertation thesis focuses on the plausibility of mechanical testing of soft biological tissues and on the predictive capabilities of different material models, all assessed using finite element method. The first part of the thesis is dedicated to an introduction into the problem. Next soft biological tissues related to the problem and the ways of their mechanical testing are described according to the most recent knowledge. The second part of the thesis deals with finding the optimal experimental setup using computational modelling by virtual simulation of the mechanical testing. Results have confirmed that two narrow clamps per edge as well as commonly used hooks are applicable for biaxial tension testing of different soft tissues using square shape specimens. Use of clamps is therefore a time efficient, easy and reliable alternative not inferior to hooks. The analysis focused on recommendations for the choice of type, number and size of gripping elements for different specimen size was also carried out in the thesis. The third part of the thesis examines the predictive capabilities of material models of soft tissues and their dependencies. It can be concluded that the resulting mechanical behaviour of a fitted material model depends on starting parameters and there are no “ideal” starting parameters to be used when fitting experimental data. Despite the absence of “ideal” starting parameters, the most efficient way of achieving the best approximation of experimental data from many data sets is proposed. Furthermore, it is also concluded that a constraint of the fitted parameters results in unpredictable influence on the quality of the fit. Finally, the presumption of affine and non-affine deformation of material models was analysed in order to explain the large contradictions between the structure-based constitutive models and the results of biaxial tests under different testing protocols. Although certain differences between the analysed models were found out, they were not significant enough to explain those large contradictions. Further possible areas of investigation are mentioned as the last part of the thesis.
|
|
|
ANALYSIS OF IMPACT OF EXPERIMENT REALISATION ON MECHANICAL CHARACTERISTICS OF BIOMATERIALS
Slažanský, Martin ; Petruška, Jindřich (oponent) ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
The dissertation thesis focuses on the plausibility of mechanical testing of soft biological tissues and on the predictive capabilities of different material models, all assessed using finite element method. The first part of the thesis is dedicated to an introduction into the problem. Next soft biological tissues related to the problem and the ways of their mechanical testing are described according to the most recent knowledge. The second part of the thesis deals with finding the optimal experimental setup using computational modelling by virtual simulation of the mechanical testing. Results have confirmed that two narrow clamps per edge as well as commonly used hooks are applicable for biaxial tension testing of different soft tissues using square shape specimens. Use of clamps is therefore a time efficient, easy and reliable alternative not inferior to hooks. The analysis focused on recommendations for the choice of type, number and size of gripping elements for different specimen size was also carried out in the thesis. The third part of the thesis examines the predictive capabilities of material models of soft tissues and their dependencies. It can be concluded that the resulting mechanical behaviour of a fitted material model depends on starting parameters and there are no “ideal” starting parameters to be used when fitting experimental data. Despite the absence of “ideal” starting parameters, the most efficient way of achieving the best approximation of experimental data from many data sets is proposed. Furthermore, it is also concluded that a constraint of the fitted parameters results in unpredictable influence on the quality of the fit. Finally, the presumption of affine and non-affine deformation of material models was analysed in order to explain the large contradictions between the structure-based constitutive models and the results of biaxial tests under different testing protocols. Although certain differences between the analysed models were found out, they were not significant enough to explain those large contradictions. Further possible areas of investigation are mentioned as the last part of the thesis.
|
|
|
Využití experimentů pro zlepšení úrovně konstitutivních modelů tkání aortálních výdutí
Man, Vojtěch ; Horný,, Lukáš (oponent) ; Rosenberg, Josef (oponent) ; Burša, Jiří (vedoucí práce)
Předkládaná práce se věnuje problematice aneurysmat břišní aorty (AAA) s přihlédnutím k možnosti využití mechanických zkoušek tkání aortálních výdutí ke zlepšení úrovně jejich konstitutivních modelů. Úvodní část se zabývá úvodem do problematiky, popisu struktury stěny zdravé aorty, jejím hlavním komponentám a degenerativním změnám, které vedou až ke vzniku AAA. Na tento úvod navazuje stručný exkurz do konstitutivního modelování, který se úzce zaměřuje na popis modelů používaných pro popis mechanického chování měkkých tkání. Teoretická část je poté doplněna užším výběrem konstitutivních modelů používaných pro modelování stěny aorty a intraluminálního trombu, společně s publikovanými výsledky, které jsou v závěru této části zhodnoceny a diskutovány. Stěžejní část práce je věnována zkouškám mechanických vlastností arteriálních tkání. Nejprve je představena metodika testování společně s popisem úprav, kterými prošlo vybavení laboratoře, společně s testovacím zařízením. Dále je pozornost zaměřena na výsledky mechanických zkoušek intraluminálního trombu, kde jsou prezentovány výsledky jak z jednoosých tahových zkoušek, tak i z ekvibiaxiálního testování a je zde vyšetřován vliv vzdálenosti ILT od krevního řečiště na mechanické vlastnosti trombu. Další oblast, které je věnována pozornost, je vyšetření vlivu elastázy na změnu mechanických vlastností prasečí aorty. V tomto případě jsou vzorky prasečích aort experimentálně testovány pouze pomocí dvouosých zkoušek a je zde analyzována doba působení elastázy na změnu mechanických vlastností tak, aby výsledná tkáň měla podobnou deformačně-napěťovou odezvu jako tkáň aneurysmatická. Na závěr jsou shrnuty dosažené výsledky experimentálního měření, limitace a také navrženy další možné směry výzkumu.
|
host ::
RSS.