مشخصه یابی قرنیه انسان با بکار بردن مدل ناهمسانگرد تقویت شده با فیبر توسط روش اجزاءمحدود معکوس

هدف از این مطالعه، پیش بینی پاسخ گذار بافت قرنیه انسانی با استفاده از مدل ساختاری متناسب با رفتار بیومکانیکی آن می باشد. برای این منظور تغییرشکل بافت قرنیه انسان توسط آزمون کشش تک‌محوره، به ازای سه نرخ کرنش متفاوت (سرعت های بارگذاری 1، 5 و 10 میلی‌متر بر دقیقه)، بررسی شد. در این مطالعه تعداد 8 پارامتر مواد مدل ساختاری ناهمسانگرد تقویت شده با فیبر هایپرویسکوالاستیک، با زوایای مختلف فیبرها با استفاده از کوپل اجزاء محدود-بهینه‌سازی و داده‌های آزمایشگاهی بدست آمد. این مدل پراکندگی فیبرها را به همراه تغییر جهت آنها در طول مدت بارگذاری و همچنین رفتار غیر خطی تغییر شکل محدود بافت را به همراه خاصیت ویسکوالاستیک ذاتی ماتریس زمینه در نظر می‌گیرد. با افزایش و کاهش پارامترهای مواد بهینه شده، تأثیر هر پارامتر بر روی پاسخ نمونه‌ها در شبیه‌سازی تست کشش بررسی شد. افزایش نرخ کرنش باعث افزایش سفتی نمونه‌های تحت آزمایش شده که این سفت شدن در قسمت انتهایی پاسخ بافت در نرخ کشش آهسته‌تر (1 میلی‌متر بر دقیقه)، قابل توجه بوده و با افزایش نرخ کرنش (5 و 10 میلی‌متر بر دقیقه)، این افزایش سفتی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. در پایان رفتار مدل و ارتباط آن با ریز ساختارشان، از قبیل فیبر‌های کلاژنی، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج نشان می‌دهد که شبیه‌سازی عددی انجام شده برای پیش‌بینی رفتار بافت قرنیه در مقایسه با نتایج تجربی تقریبا بر هم منطبق و از دقت خوبی برخوردار بوده و مدل دارای پایداری قابل قبولی هست.