کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5020608 1469074 2017 35 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Uncertainty quantification and validation of 3D lattice scaffolds for computer-aided biomedical applications
ترجمه فارسی عنوان
اندازه گیری عدم اطمینان و اعتباربخشی داربستهای شبکه سه بعدی برای کاربردهای پزشکی بیومدیک
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
یک روش برای اندازه گیری عدم اطمینان و اعتبار سنجی برای پیش بینی دقیق پاسخ مکانیکی سازه های شبکه ای مورد استفاده در طراحی داربست ها پیشنهاد شده است. خواص ساختاری مؤثر داربست ها با استفاده از یک فرآیند ارتقاء تصادفی چند مرحله ای توسعه یافته است که میزان عدم قطعیت های اندازه گیری شده در سطح استریت را به سطح ساختار شبکه ارتقا می دهد. برای به دست آوردن مدل های شبیه سازی واقع بینانه برای فرآیند ارتقاء تصادفی و به حداقل رساندن هزینه های تجربی، مدل های عنصر محدودی با وضوح بالا از اشیاء فردی از تصاویر میکرو سی سی اسکن از ساختارهای شبکه ساخته شده است که با انتخاب ذرات لیزر ساخته شده اند. روش ارتقاء بالا، فرایند تعیین خواص استحکام همگن را کاهش می دهد تا هزینه محاسبات مدل شبیه سازی دقیق برای داربست کاهش یابد. معیارهای اطلاعات بیزی برای تعیین عدم قطعیت با توزیع پارامتری بر اساس داده های آماری به دست آمده از مدل های استقرار بازسازی شده استفاده می شود. یک روش اعتبارسنجی سیستماتیک که می تواند هزینه تجربی را نیز به حداقل برساند، برای ارزیابی توان پیش بینی روش ارتقاء تصادفی استفاده شده در سطح استریت و ساختار شبکه نیز توسعه داده شده است. در مقایسه با نتایج آزمون فشرده سازی فیزیکی، روش پیشنهادی برای ارتباط اندازه گیری عدم قطعیت با روش چند مرحله ای ارتقاء تصادفی، پیش بینی دقیق رفتار رفتار کششی ساختار شبکه با حداقل هزینه تجربی را با توجه به عدم قطعیت های ناشی از تولید افزودنی روند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی پزشکی
چکیده انگلیسی
A methodology is proposed for uncertainty quantification and validation to accurately predict the mechanical response of lattice structures used in the design of scaffolds. Effective structural properties of the scaffolds are characterized using a developed multi-level stochastic upscaling process that propagates the quantified uncertainties at strut level to the lattice structure level. To obtain realistic simulation models for the stochastic upscaling process and minimize the experimental cost, high-resolution finite element models of individual struts were reconstructed from the micro-CT scan images of lattice structures which are fabricated by selective laser melting. The upscaling method facilitates the process of determining homogenized strut properties to reduce the computational cost of the detailed simulation model for the scaffold. Bayesian Information Criterion is utilized to quantify the uncertainties with parametric distributions based on the statistical data obtained from the reconstructed strut models. A systematic validation approach that can minimize the experimental cost is also developed to assess the predictive capability of the stochastic upscaling method used at the strut level and lattice structure level. In comparison with physical compression test results, the proposed methodology of linking the uncertainty quantification with the multi-level stochastic upscaling method enabled an accurate prediction of the elastic behavior of the lattice structure with minimal experimental cost by accounting for the uncertainties induced by the additive manufacturing process.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials - Volume 71, July 2017, Pages 428-440
نویسندگان
, , ,