The finite cell method for the biomechanical simulation of vertebral bone
Translated title:
Die Finite-Cell-Methode für die biomechanische Simulation von Wirbelknochen
Author:
Elhaddad, Mohamed Hassan Abdelaziz
Year:
2022
Document type:
Dissertation
Faculty/School:
TUM School of Engineering and Design
Advisor:
Rank, Ernst (Prof. Dr.)
Referee:
Rank, Ernst (Prof. Dr.); Ruess, Martin (Prof. Dr. habil.)
Language:
en
Subject group:
BAU Bauingenieurwesen, Vermessungswesen
TUM classification:
BAU 005
Abstract:
This thesis investigates the applicability of the finite cell method (FCM) to the simulation of vertebral bone mechanics. A new validation study for micro-CT-based FCM analysis of vertebral bodies is presented, which demonstrates very good agreement between experimental data and the FCM predictions. Furthermore, an efficient treatment for material interface problems in the framework of the FCM is proposed, and applied to the simulation of vertebrae with pedicle screws.
Translated abstract:
In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit der Finite-Cell-Methode (FCM) für die Simulation der Wirbelknochenmechanik untersucht. Es wird eine neue Validierungsstudie für die Mikro-CT-basierte FCM-Analyse von Wirbelkörpern vorgestellt, welche eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen Daten und den FCM-Vorhersagen zeigt. Darüber hinaus wird eine effiziente Behandlung von Materialgrenzflächenproblemen im Rahmen der FCM vorgeschlagen und für die Simulation von Wirbeln mit Pedikelschrauben verwendet.
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In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit der Finite-Cell-Methode (FCM) für die Simulation der Wirbelknochenmechanik untersucht. Es wird eine neue Validierungsstudie für die Mikro-CT-basierte FCM-Analyse von Wirbelkörpern vorgestellt, welche eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den experimentellen Daten und den FCM-Vorhersagen zeigt. Darüber hinaus wird eine effiziente Behandlung von Materialgrenzflächenproblemen im Rahmen der FCM vorgeschlagen und für die Simulation von Wirbeln mit Pedikelschr...
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