河北工业大学学报JOURNALOFHEBEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY2023年2月February2023第52卷第1期Vol.52No.1红细胞超弹性变形特性的有限元分析王颖，桑建兵，马钰，付博伟（河北工业大学机械工程学院，天津300401）摘要人类健康的红细胞具有较强的变形能力，对其力学性能进行研究并揭示其变形机理是生物力学领域重点关注的课题之一。论文采用SolidWorks软件建立了双凹形红细胞的三维有限元模型，并对其光镊拉伸过程和原子力显微镜纳米压痕过程进行了有限元仿真，分别得到了红细胞整体和局部的变形特征与应力分布规律。细胞膜的本构模型采用neo-Hooken超弹性材料，基于神经网络对细胞膜的本构参数进行了预测，得到了能够准确描述细胞膜变形行为的材料参数。研究结果可以用来对红细胞的变形能力进行评估，所搭建的神经网络模型能够较好地为生物力学的实时多尺度预测提供技术上的支持。关键词红细胞；超弹性；有限元模拟；神经网络；力学性能中图分类号Q27文献标志码AFiniteelementanalysisofhyperelasticdeformabilityofredbloodcellWANGYing,SANGJianbing,MAYu,FUBowei（SchoolofMechanicalEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300401,China）AbstractHumanhealthyredbloodcellshavestrongdeformability.Itisoneofthekeytopicsinthefieldofbiomechan⁃icstostudytheirmechanicalpropertiesandrevealtheirdeformationmechanism.Inthispaper,thethree-dimensionalfi⁃niteelementmodelofdoubleconcaveredbloodcellsisestablishedwithSolidWorkssoftware,andthefiniteelementsim⁃ulationofthestretchingprocessofopticaltweezersandAFMindentationprocessarecarriedout,andthewholeandpartofdeformationcharacteristicsandstressdistributionlawofredbloodcellsareobtainedrespectively.Theconstitutivemodelofcellmembraneusesneo-Hookenhyperelasticmaterial.Basedonneuralnetwork,theconstitutiveparametersofcellmembranearepredicted,andthematerialparametersthatcanaccuratelydescribethedeformationbehaviorofcellmembraneareobtained.Theresultscanbeusedtoevaluatethedeformabilityofredbloodcells.Theneuralnetworkmod⁃elcanprovidetechnicalsupportforreal-timemulti-scalepredictionofbiomechanics.Keywordsredbloodcell;hyperelastic;finiteelementanalysis;neuralnetwork;mechanicalproperties文章编号：1007-2373（2023）01-002...
