The finite cell method is a fictitious domain method combined with p-version high-order polynomial basis functions. This dissertation presents a CT-derived data specific integration scheme for the FCM which accelerates the stiffness matrices computation by precomputation with respect to material constants and voxel dimensions. With this scheme applied to solve three-dimensional isotropic linear elastic problems, a remarkable reduction in computational time is achieved, moreover a good accuracy is also obtained and verified by several numerical examples. The high efficiency and accuracy of this integration scheme enables the establishment of a prototype of an interactive surgical planning platform which allows for predicting and monitoring in-vivo bone-implant stress distribution in real-time via computational steering.     «

The finite cell method is a fictitious domain method combined with p-version high-order polynomial basis functions. This dissertation presents a CT-derived data specific integration scheme for the FCM which accelerates the stiffness matrices computation by precomputation with respect to material constants and voxel dimensions. With this scheme applied to solve three-dimensional isotropic linear elastic problems, a remarkable reduction in computational time is achieved, moreover a good accuracy...     »

Die Finite Cell Method (FCM) ist eine Kombination der Fictitious Domain Methode und der p-Version der Finiten Elemente. In dieser Arbeit wird eine schnelle Variante der FCM entwickelt. Sie erlaubt es, strukturmechanische Berechnungen so effizient durchzuführen, dass eine interaktive numerische Simulation (computational steering) selbst für komplexe Körper möglich wird. Die Geometrie wird hierbei durch ein Voxelmodell beschrieben. Dieses kann beispielsweise in der Medizintechnik aus einem quantitativen Computertomogramm gewonnen werden. Die Genauigkeit und Effizienz des Verfahrens wird in mehreren numerischen Beispielen verifiziert und die Praxistauglichkeit anhand der individuellen Auslegung von Hüftgelenksimplantaten demonstriert.      «

Die Finite Cell Method (FCM) ist eine Kombination der Fictitious Domain Methode und der p-Version der Finiten Elemente. In dieser Arbeit wird eine schnelle Variante der FCM entwickelt. Sie erlaubt es, strukturmechanische Berechnungen so effizient durchzuführen, dass eine interaktive numerische Simulation (computational steering) selbst für komplexe Körper möglich wird. Die Geometrie wird hierbei durch ein Voxelmodell beschrieben. Dieses kann beispielsweise in der Medizintechnik aus einem quantit...     »