FEBio [1] [2] (Elementos finitos para biomecánica) es un paquete de software para el análisis de elementos finitos [3] y fue diseñado específicamente para aplicaciones en biomecánica y bioingeniería. Fue desarrollado en colaboración con grupos de investigación de la Universidad de Utah (MRL, SCI) y la Universidad de Columbia (MBL).
Desarrollador (es) | Laboratorios de investigación musculoesquelética (Universidad de Utah) y Laboratorio de biomecánica musculoesquelética (Universidad de Columbia) |
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Lanzamiento estable | 3.2 / 5 de febrero de 2021 |
Sistema operativo | Linux , Mac OS X , Windows |
Tipo | Computación técnica |
Licencia | MIT |
Sitio web | https://febio.org/ |
FEBio ofrece escenarios de modelado, modelos constitutivos y condiciones de contorno que son relevantes para numerosas áreas de investigación y se especializa en el análisis de modelos multifísicos 3D que pueden sufrir grandes deformaciones. Los usuarios pueden resolver problemas en mecánica de sólidos , análisis de contacto, problemas de medios porosos , mecánica de fluidos y, a partir de la versión 2.8, también problemas de interacción fluido-sólido (FSI). FEBio admite análisis cuasiestáticos y dinámicos. A continuación, se ofrece una descripción general más detallada de las funciones de FEBio.
El código fuente de FEBio está disponible públicamente y, a partir de la versión 2.9, se distribuye bajo la licencia MIT . Las versiones anteriores están disponibles con una licencia personalizada y no se consideran software de código abierto porque solo son gratuitas para uso no comercial.
El código fuente está disponible en GitHub ( [1] )
FEBio admite un marco de complementos que permite a los usuarios ampliar y personalizar fácilmente el conjunto de funciones para sus necesidades específicas. Con este complemento, los usuarios pueden desarrollar nuevos modelos constitutivos, condiciones de contorno, cargas corporales, restricciones no lineales e incluso nuevos solucionadores de elementos finitos (consulte, por ejemplo, el complemento FEBioChem, que implementa un solucionador de reacción-difusión para resolver reacciones químicas en mezclas [2] ). .
Descripción general
A continuación, se ofrece una breve descripción general de las funciones disponibles (a partir de la versión 2.8). Puede encontrar una lista más completa en los manuales de usuario de FEBio [3] .
- Mecánica sólida
- Esquemas de integración de tiempo no lineales (cuasi) estáticos, dinámicos no lineales, que ahorran energía
- Materiales hiperelásticos (isotrópicos, transversalmente isotrópicos, anisotrópicos), materiales visco-hiperelásticos, modelos de daño, materiales fibrosos.
- Mecánica de carrocería rígida y acoplamiento rígido-deformable.
- Desplazamientos prescritos, cargas superficiales (por ejemplo, presión, tracción) y cargas corporales.
- Múltiples formulaciones de contactos deslizantes y atados con o sin fricción.
- Elementos lineales y cuadráticos 3D sólidos (tetraédricos, hexaédricos, pentaédricos).
- Elementos de carcasa lineales y cuadráticos que pueden ser libres o colocados encima o entre elementos sólidos.
- Mecánica multifásica
- Materiales bifásicos, bifásicos de soluto, trifásicos (dos solutos) y multifásicos con múltiples solutos.
- Condiciones de análisis de estado estacionario o transitorio.
- Formulaciones de contacto especiales que tienen en cuenta el flujo de solvente y / o soluto a través de la interfaz de contacto.
- Moléculas unidas a sólidos que se deforman con la fase sólida.
- Reacciones químicas entre solutos / moléculas unidas a sólidos.
- Formulaciones de carcasa especializadas para análisis bifásicos / multifásicos.
- Mecánica de fluidos
- Análisis dinámico de fluidos en estado estacionario y transitorio.
- Flujo de fluido viscoso (Newtoniano, Carreau, Carreau-Yasuda, Powell-Eyring, Cross).
- Algoritmos de estabilización de flujo.
- Interacción fluido-sólido (FSI)
- Transferencia de calor
- Análisis de transferencia de calor lineal transitoria y en estado estacionario.
- Material isotrópico de Fourier.
- Condición límite de temperatura inicial y prescrita, flujo de calor y flujo de calor convectivo, fuente de calor.
Estudio FEBio
FEBio es una aplicación de línea de comandos que solo implementa los algoritmos de resolución. Para ayudar a configurar los modelos FEBio y analizar los resultados, se desarrolló el software FEBio Studio.
FEBio Studio es la plataforma de desarrollo más nueva para crear, ejecutar y analizar modelos FEBio. Permite a los usuarios importar geometría y mallas desde varios formatos de archivo, incluidos algunos formatos CAD (BREP, STEP) y ofrece algunas capacidades de generación de mallas tet. A continuación, los usuarios pueden configurar las condiciones de contacto, carga y límite, y definir parámetros de análisis y material. Los modelos se pueden ejecutar con FEBio directamente desde la interfaz de FEBio Studio o exportarse al archivo de entrada FEBio con formato xml. Los modelos pueden ejecutarse localmente o enviarse a un servidor remoto. Una vez finalizado FEBio, los resultados se pueden cargar directamente en FEBio Studio para su visualización y análisis.
FEBio Studio también proporciona acceso a un repositorio de modelos en línea, que ofrece modelos de ejemplo, modelos utilizados en los seminarios web de FEBio Studio y modelos compartidos por la comunidad de FEBio.
Herramientas heredadas
Antes de FEBio Studio, los usuarios usaban el software PreView para configurar los modelos FEBio y PostView para visualización y análisis. Dado que FEBio Studio combina estos dos paquetes de software, además de proporcionar muchas más funciones, el software PreView y PostView se considera obsoleto.
PreView y PostView ya no están en desarrollo activo ya que fueron reemplazados por FEBioStudio. Se recomienda a los usuarios que todavía utilicen estos paquetes de software que se cambien a FEBio Studio.
Apoyo
El soporte para FEBio viene en varias formas. Se proporcionan un manual teórico y un manual de usuario como parte de la instalación y también están disponibles en línea [4] . Los usuarios también pueden hacer preguntas en los foros de usuarios de FEBio [5] y pueden informar errores y solicitar nuevas funciones en la página de GitHub.
Referencias
- ^ Maas, SA; Ellis BJ; Ateshian GA; Weiss JA (2012). "FEBio: Elementos finitos para biomecánica" . Revista de Ingeniería Biomecánica . 134 (1).
- ^ Maas, Steve A .; Ateshian, Gerard A .; Weiss, Jeffrey A. (20 de junio de 2017). "FEBio: Historia y avances" . Revisión anual de Ingeniería Biomédica . 19 (1): 279–299. doi : 10.1146 / annurev-bioeng-071516-044738 . ISSN 1523-9829 . PMC 6141040 .
- ^ Bonet, Javier; Madera, Richard (2008). Mecánica continua no lineal para análisis de elementos finitos . Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 978-0-521-83870-2.