一、生物力学
生物力学—力学、生物学、医学结合的一门边缘学科，是力学原理在生物学中的应用，以此来研究生物与力学有关的问题.
1、在生物力学中，有限元分析法可根据需要产生各种各样的生物模型，对模型进行实验条件仿真，在不同实验条件下模拟任意部位变形(拉伸、弯曲、扭转等)、从而分析其中的应力应变分布、内部能量变化、极限破坏分析、强度分析、稳定性和疲劳损伤以及寿命的预测等。
2、同一个模型在虚拟计算中可反复进行加载或组合，其结果不受其他客观条件的限制，节约成本。
3、有限元法目前已成为工程科学技术中用于模拟并解决各种工程力学等物理问题最优秀的方法之一。
二、有限元分析关键因素
1、网格密度（合理选取网格数量）
2、元素选取（四面体和六面体）
3、材料特性（考虑非线性、粘弹性等问题）
4、多种材料结构
5、模型加载（加载位置等）
6、力学测试验证（有限元分析结果与力学测试比较）
“医用生物力学建模仿真技术与应用”专题培训
课 程 内 容
一、生物力学研究前沿 1 有限元建模基础知识（简介）
1.1生物力学在医学领域的应用
1.2 有限元方法基本原理及在生物力学研究中的应用
1.3 有限元分析的关键因素分析
二、医学图像三维建模
（结合具体实例讲解）
2 医学图像三维重建
1．医学图像的三维重建的基本原理和方法
2．Mimics三维重建详解（从断层图像到三维建模）
实例操作：
1)四肢长骨的建模（股骨、胫骨和肱骨等）
2)关节的建模（膝关节、踝关节等）
3)椎体建模（颈椎、胸椎或腰椎等）
4)软件功能介绍，包括切割、分离、测量和装配等
5)三维模型与3D打印的联系和应用
6)关节软骨建模
7)椎间盘建模（包括纤维环、髓核、软骨终板等）
8)模型三维体网格划分（以股骨或胫骨为例）
9)三维体网格模型赋材料属性、导出、导入有限元分析软件
10)骨科植入重建（骨板、螺钉重建）
11)软件定制化植入物、手术导航、多孔支架设计
12)可以根据学员需求进行其他部位骨建模
三、ANSYS有限元分析详解
（结合具体实例讲解） 3 ANSYS有限元分析详解
3.1 前处理功能模块
3.1.1 建模功能和模型导入
ANSYS二维、三维建模（以三维融合器建模为例）
外部模型模型导入（以Mimics模型导入为例）
3.1.2 网格属性、材料的属性
各种网格属性的原理介绍和应用（四面体和六面体实例）
网格密度的控制
模型材料属性的定义
3.1.3 模型的接触功能设置（包括小关节、骨与内固定）
3.2 求解功能模块
3.2.1 如何在模型上施加边界和载荷（包括面载荷、集中载荷和力矩）
3.2.2 求解控制（静态和动态加载）
3.3 后处理功能模块
3.3.1 结果指标的提取：变形、应力、应变等
3.3.2 结果云图的设置（包括位移云图、应力云图）
3.3.3 结果分析与评判
实例操作：以胫骨模型为例，实现Mimics三维建模、3-Matic网格划分、材料属性分配、ANSYS加载分析，得到分析结果
四、辅助软件 4 辅助软件的介绍
4.1 Geomagic软件面三维模型处理
4.2 Pro/Engineer软件，三维内固定建模
4.3 Hypermesh软件，三维体网格前处理
结合临床的课题分析与设计思路
五、应用案例解析Ⅰ
5 具体案例演示
5.1 胸腰椎后路融合术后力学分析
5.2 髋关节置换术后力学分析
5.3 股骨颈骨折空心钉、PCCP螺钉固定术后力学分析
5.4 胫腓骨远端骨折、跟骨骨折钢板固定力学分析
5.5 胸腰椎压缩骨折、爆裂骨折术后力学分析
5.6 颈椎前路钢板、钛笼的力学分析
5.7 SCI论文写作分享；结合学员自己课题分析与设计思路讨论
六、应用案列解析Ⅱ
6 人体关节软组织的三维建模（实例操作与分析）
6.1 三维建模常用影像学内容
6.2 三维建模的基本流程及注意事项
6.3 实例操作：关节软骨的Mimics三维建模
7 关节软组织的Abaqus仿真分析（实例操作与分析）
7.1 关节软骨力学特性的研究进展
7.2 Abaqus软件的基本功能及参数设置
①模型导入；②网格及材料属性；③边界条件；④求解功能；⑤后处理
7.3 实例操作：关节软骨力学特性的Abaqus仿真
7.4 结合学员自己课题分析与设计思路讨论
8 韧带生物力学分析应用（不作本次课上讲授，可下次线下讲解）
8.1膝关节前交叉韧带（ACL）生物力学研究
8.2实例操作：ACL重建术的Abaqus仿真
现如今有限元软件让我们在进行仿真工作时变得很简单，也许可以说是非常简单。因为你有一个非常漂亮的图形交互界面去引导你对有限元模型进行创建、求解和后处理，似乎看起来并不需要去了解过多的有限元程序的内部工作过程以及底层的理论。然而，在不了解有限元的情况下去建立分析模型，就好比没有飞行员执照去驾驶一架飞机。你可能能够安全着陆，但是着陆点并不是你希望的地方。
这篇文章并不是专门介绍有限元理论的。它是一份能够提供你一些建议，帮助你正确的建立、求解和后处理有限元模型的指南。本文中所涉及的技术都是基于ABAQUS软件，但是它们大部分都能够迁移到其他软件中。
事先给出一些通用的建议：
即使你的设计仅需要一些数据，但你仍需要切记有限元分析的主要目的就是去理解这个系统。通过进行仿真，你至少能够对结果进行定性的判断。当然，永远不要相信仿真结果，除非你对结果的合理性进行过深入思考。
1、建立模型
1.2 基本模型定义
1.3 输入数据
1.4 单元类型的选择
1.5 生成网格
1.6 接触设置问题
1.7 其它考虑
如果对有限元分析不熟悉，从简单模型开始，不要一开始就建立复杂模型。在这个过程中确保你理解了各个操作起什么作用，不同的设置选项使用哪些是比较好的。如果没有长久的经验积累也事先无法对结果做出预判的话，是很难从复杂模型中找到引起报错的问题点的。
软件程序中许多参数如果不需要你特别给定的，一般采用默认就行。但是你需要检查一下这些默认设置是否正确，尤其是当这些默认参数对你的结果有很大影响的时候（像单元类型、材料设定等）。如果你实在不清楚这些参数的含义也不知默认是否合适，那就参考帮助手册。有些参数只是对求解效率有影响（如使用哪种方法求解矩阵方程），像这样的参数并不是很重要，因为就算选错了也不会对最终结果有太大影响。
最新的有限元分析软件包含了很多复杂的新的技术（XFEM，单元生死、节点分离、自适应网格划分、耦合欧拉-拉格朗尔方法、SPH粒子生成法、流-固耦合、用户自定义子程序等）。如果你想使用这些技术，最好能够先理解并在简单模型上测试，可以建立一个很简单的基础模型，然后逐步施加外部工况实施上述技术。在演示中很酷炫的仿真都是经过专家仔细筛选的，它对上述方法的学习并不一定是最典型适用的。
MIMICS是一套高度整合而且易用的3D图像生成及编辑处理软件，它能输入各种扫描的数据(CT、MRI)，建立3D模型进行编辑，然后输出通用的CAD(计算机辅助设计)、FEA(有限元分析)，RP(快速成型)格式，可以在PC机上进行大规模数据的转换处理。