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Holzapfel, Gerhard A.; Ogden, Ray W. · 2025 · European Journal of Mechanics / A Solids

Metadata

Authors: Holzapfel, Gerhard A.; Ogden, Ray W.

DOI: 10.1016/j.euromechsol.2025.105634

Tags: #continuum-mechanics #soft-tissue #constitutive-modeling #anisotropy #hyperelasticity

📄 Quick Note

摘要概述

Holzapfel 与 Ogden 撰写的综述系统梳理了软生物组织非线性本构建模的完整理论框架，涵盖各向同性与各向异性超弹性、残余应力、胶原纤维招募与分散（GST、角积分、离散模型三类）、以及损伤、黏弹性、poroviscoelasticity 等非弹性响应。文章强调微结构（随年龄与病程变化）对力学行为的关键作用，必须纳入建模，并以动脉壁的厚壁圆筒扩张-拉伸、含纤维招募与损伤的单轴拉伸作为代表性算例验证框架。最后指出多模态成像（MRI/CT）、multiscale modeling、constitutive neural networks 与 machine learning 是推动本构建模走向 patient-specific 临床转化的核心方向，growth & remodeling 被列为需要全套前沿工具的复杂开放问题。

关键图表

  • Fig. 3 — 通过二阶谐波生成显微成像展示老年健康人腹主动脉 intima/media/adventitia 三层的胶原纤维结构差异，直观说明同一动脉壁内不同层的纤维取向与分散度截然不同，构成本构模型分层各向异性的实验依据。
  • Fig. 6 — 损伤参数 η 随拉伸 λ 变化的示意曲线，标出临界拉伸 λ_cr 及完全损伤区间，刻画伪弹性损伤框架中纤维渐进失效的触发与饱和过程。
  • Fig. 10 — dog-bone 试件单轴拉伸的 FE 离散及 Cauchy 应力 σ33 在 λ=1.3→1.59 各阶段的分布云图，结合离散纤维分散模型再现 Li & Holzapfel (2019) 的实验失效行为，验证损伤+分散模型在复杂应力集中下的适用性。

与我的关联

本文是血管 G&R 课题的本构理论根基之一，HGO 模型与胶原纤维分散（GST）的数学表述直接支撑我现有 SMC G&R 框架的应力-应变关系；其中 Section 7 将 growth & remodeling 明确列为需要前沿工具的复杂问题，与 Cyron & Humphrey (2017) 的 G&R 理论形成上下文衔接，值得作为综述性参考反复回查。