Una comparación de modelos constitutivos hiperelásticos aplicables a los tejidos cerebrales y grasos

En algunas estructuras biológicas blandas, como los tejidos cerebrales y grasos, fuertes evidencias experimentales sugieren que el módulo de corte aumenta significativamente bajo un aumento de la deformación compresiva, pero no bajo deformación tensil, mientras que el módulo de elasticidad aparente de Young aumenta o permanece casi constante cuando la deformación compresiva aumenta. Estos tejidos también exhiben un comportamiento predominantemente isotrópico e incomprensible. Nuestro objetivo es capturar estos comportamientos mecánicos aparentemente contradictorios, tanto cualitativa como cuantitativamente, dentro del marco de la elasticidad finita, modelando un tejido blando como un material homogéneo, isotrópico, incomprensible y hiperelástico y comparando nuestros resultados con los datos experimentales disponibles. Nuestro análisis revela que los modelos de Fung y Gent, que se utilizan típicamente para modelar tejidos blandos, son inadecuados para el modelado del cerebro o la grasa bajo un estiramiento y corte combinados, al igual que los clásicos modelos neo-hookeanos y Mooney-Rivlin utilizados para elastómeros. Sin embargo, se encuentra que una subclase de modelos hiperelásticos de Ogden está en excelente acuerdo con los experimentos. Nuestros hallazgos proporcionan modelos explícitos adecuados para su integración en cálculos de elementos finitos a gran escala.