FEBio

FEBio ^{[ 1 ] [ 2 ]} (Finite Elements for Biomechanics) es un paquete de software para análisis de elementos finitos ^{[ 3 ]} y fue diseñado específicamente para aplicaciones en biomecánica y bioingeniería. Fue desarrollado en colaboración con grupos de investigación de la Universidad de Utah (MRL, SCI) y la Universidad de Columbia (MBL).

FEBio ofrece escenarios de modelado, modelos constitutivos y condiciones de contorno relevantes para numerosas áreas de investigación, y se especializa en el análisis de modelos multifísicos 3D que pueden experimentar grandes deformaciones. Los usuarios pueden resolver problemas de mecánica de sólidos , análisis de contacto, problemas de medios porosos , mecánica de fluidos y, a partir de la versión 2.8, también problemas de interacción fluido-sólido (FSI). FEBio admite análisis tanto cuasiestáticos como dinámicos. A continuación, se presenta una descripción más detallada de las características de FEBio.

El código fuente de FEBio está disponible públicamente y, a partir de la versión 2.9, se distribuye bajo la licencia MIT . Las versiones anteriores están disponibles bajo una licencia personalizada y no se consideran software de código abierto, ya que solo son gratuitas para uso no comercial.

El código fuente está disponible en GitHub ()

FEBio admite un marco de complementos que permite a los usuarios extender y personalizar fácilmente el conjunto de características para sus necesidades específicas. Mediante este marco de complementos, los usuarios pueden desarrollar nuevos modelos constitutivos, condiciones de contorno, cargas de cuerpo, restricciones no lineales e incluso nuevos solucionadores de elementos finitos (véase, por ejemplo, el complemento FEBioChem, que implementa un solucionador de reacción-difusión para resolver reacciones químicas en mezclas).).

A continuación se presenta un breve resumen de las funciones disponibles (a partir de la versión 2.8). Encontrará una lista más completa en los manuales de usuario de FEBio..

• Mecánica de sólidos
  • Esquemas de integración temporal no lineales (cuasi-) estáticos, dinámicos no lineales y que conservan la energía.
  • Materiales hiperelásticos (isotrópicos, transversalmente isótropos, anisotrópicos), materiales viscohiperelásticos, modelos de daño, materiales fibrosos.
  • Mecánica de cuerpos rígidos y acoplamiento rígido-deformable.
  • Desplazamientos prescritos, cargas superficiales (por ejemplo, presión, tracción) y cargas corporales.
  • Múltiples formulaciones de contacto fijo y deslizante con o sin fricción.
  • Elementos sólidos 3D lineales y cuadráticos (tetraédricos, hexaédricos, pentaédricos).
  • Elementos de lámina lineales y cuadráticos que pueden ser libres o estar colocados encima o entre elementos sólidos.
• Mecánica multifásica
  • Materiales bifásicos, bifásicos con soluto, trifásicos (con dos solutos) y multifásicos con múltiples solutos.
  • Condiciones de análisis en estado estacionario o transitorio.
  • Formulaciones de contacto especiales que tienen en cuenta el flujo de disolvente y/o soluto a través de la interfaz de contacto.
  • Moléculas unidas a la fase sólida que se deforman con dicha fase.
  • Reacciones químicas entre solutos/moléculas unidas a sólidos.
  • Formulaciones de envoltura especializadas para análisis bifásicos/multifásicos.
• mecánica de fluidos
  • Análisis de dinámica de fluidos en estado estacionario y transitorio.
  • Flujo de fluidos viscosos (newtoniano, Carreau, Carreau-Yasuda, Powell-Eyring, Cross).
  • Algoritmos de estabilización de flujo.
  • Interacción fluido-sólido (IFS)
• Transferencia de calor
  • Análisis de transferencia de calor lineal en estado estacionario y transitorio.
  • Material de Fourier isotrópico.
  • Condición de contorno de temperatura prescrita e inicial, flujo de calor y flujo de calor convectivo, fuente de calor.

FEBio es una aplicación de línea de comandos que solo implementa los algoritmos de resolución. Para facilitar la configuración de los modelos FEBio y el análisis de los resultados, se desarrolló el software FEBio Studio.

FEBio Studio es la plataforma de desarrollo más reciente para crear, ejecutar y analizar modelos FEBio. Permite importar geometría y mallas desde diversos formatos de archivo, incluyendo algunos formatos CAD (BREP, STEP), y ofrece capacidades para la generación de mallas tetraédricas. Los usuarios pueden configurar las condiciones de contorno, carga y contacto, así como definir los parámetros de material y análisis. Los modelos se pueden ejecutar con FEBio directamente desde la interfaz de FEBio Studio o exportarse al archivo de entrada de FEBio en formato XML. Se pueden ejecutar localmente o enviar a un servidor remoto. Una vez finalizado el proceso, los resultados se pueden cargar directamente en FEBio Studio para su visualización y análisis.

FEBio Studio también proporciona acceso a un repositorio de modelos en línea, que ofrece modelos de ejemplo, modelos utilizados en los seminarios web de FEBio Studio y modelos compartidos por la comunidad de FEBio.

Antes de FEBio Studio, los usuarios utilizaban el software PreView para configurar los modelos de FEBio y PostView para su visualización y análisis. Dado que FEBio Studio combina estos dos programas y, además, ofrece muchas más funciones, PreView y PostView se consideran obsoletos.

PreView y PostView ya no se desarrollan activamente, puesto que han sido reemplazados por FEBioStudio. Se recomienda a los usuarios que aún utilizan estos programas que migren a FEBio Studio.

El soporte para FEBio se presenta de diversas formas. Se proporcionan un manual de teoría y un manual de usuario como parte de la instalación y también están disponibles en línea.Los usuarios también pueden hacer preguntas en los foros de usuarios de FEBio.y pueden informar de errores y solicitar nuevas funciones en la página de GitHub.

• Página del software FEBio
• Foro de FEBio
• Código fuente de FEBio en GitHub
• FEBio aparece en SimTK
• Archivado el 28 de agosto de 2008 en Wayback Machine. FEBio aparece en Biomedical Computation Review.
• GIBBON: El complemento de bioingeniería basado en geometría e imágenes para MATLAB