基于FEBio的生物有限元仿真软件开发

FEBio 

FEBio是生物力学和生物物理学中非线性有限元分析的软件工具，专门解决生物力学和生物物理学中的非线性大变形问题。除了结构力学，它还可以解决混合力学（即双相或多相材料）、流体力学、反应扩散和传热方面的问题。作为真正的多物理场代码，它还可以解决耦合物理问题，包括流固相互作用。

FEBio Studio 是开发、运行和分析 FEBio 模型的主要软件工具。它提供了一个图形用户界面，用于与 FEBio 软件进行交互。由于 FEBio 是命令行代码，因此它使用基于文件的通信。FEBio Studio 是创建 FEBio 输入文件以及可视化和分析 FEBio 输出文件的最简单方法。此外，FEBio Studio 提供对在线模型存储库的访问，用户可以在其中快速找到示例问题、教程模型以及同行评审研究出版物中使用的精选模型。

FEBio 和 FEBio Studio 的开发、分发和支持是犹他大学 Jeff Weiss 实验室和哥伦比亚大学 Gerard Ateshian 实验室的共同努力。

PreView 是一种有限元 (FE) 预处理器，专门设计用于为 FEBio 设置 FE 问题。它允许用户创建或导入网格、指定边界条件和材料属性以及设置分析选项，所有这些都在用户友好的图形环境中进行。

PreView 使用户能够通过单击鼠标按钮按字面意思创建简单的几何图形。可以快速创建简单的图元，例如长方体、圆柱体、球体等。有几种网格编辑工具可用，可用于修改几何体。例如，PreView 有几个网格修复工具，可用于修复常见问题。可以通过 TetGen 从表面网格生成四面体网格。可以从几种不同的文件格式（例如，Abaqus、LSDYNA、Nike3D、Amira Hypermesh、STL 等）导入更复杂的网格。

FEBio 输出（.plt 文件）的时间步长可以在 PostView 中查看为动画。

PreView 提供了多种工具来设置边界条件。时变节点位移、节点力、压力、刚体运动学都可以以用户友好的方式设置。可以轻松定义更复杂的边界条件，例如刚性界面和接触界面。

材料可以使用材料编辑器定义，它提供了可用材料及其属性的方便概览。PreView 支持 FEBio 中几乎所有可用的材料模型，包括各向同性超弹性（例如 Mooney-Rivlin、Veronda Westmann）、横向各向同性、多孔弹性、刚体等。PreView 还提供用于在多相分析中设置溶质和固相分子以及定义化学反应的工具。

用户定义 FE 问题后，整个模型可以导出为几种不同的文件格式，例如 FEBio 或 Nike3D。用户还可以直接从 PreView 中运行 FEBio 中的模型。

Postview 是一种有限元后处理器，旨在可视化和分析 FEBio 分析的结果。它可以导入 FEBio 可扩展绘图文件格式 (XPLT)，以及其他几种数据格式（例如 LSDYNA 关键字、LSDYNA 二进制数据库、VTK）。它还提供了几种向已加载模型添加额外数据的方法。

PostView 显示模型的图形渲染，并且在模型具有时间相关数据的情况下，可以显示模型的动画。模型的渲染可以通过添加额外的图来增强，例如曲面图、等值面图、矢量图、平面切割图和其他几个。渲染的内容和布局以及配色方案，以及渲染面、线和点的所有选项，都可以由用户完全自定义。可以使用透明度和阴影添加额外的视觉真实感。

PostView 还提供了几种用于定量检查数据的工具。可以直接查询节点和元素的值，并且可以使用 TrackView 工具将所有数据可视化为时间历史记录。摘要工具提供整个模型的平均数据概览。积分工具可用于评估模型数据的体积和表面积分。

FEBio 输出（.plt 文件）的时间步长可以在 PostView 中查看动画。