مدلسازی دینامیکی رابطه بین میزان ویسکوالاستیک بودن بافت نرم و حالت لحظه ای آن

در سال‌های اخیر یکی از مسائل چالشی مطرح شده در حوزه‌ی مدلسازی، تعیین و تبیین رفتار یک ماده ویسوالاستیک مانند بافت نرم می‌باشد. به منظور بیان ارتباط میان تنش و کرنش بافت نرم از حسابان مرتبه کسری به عنوان یک ابزار مفید استفاده می‌گردد تمایل رفتار بافت نرم به رفتار به عنوان یک ماده ویسکوز خالص یا الاستیک خالص توسط پارمتری به نام مرتبه بیان می‌گردد. هرچند تنش و کرنش و نیز مرتبه خود توابعی از زمان هستند، هدف از این مقاله شناسایی مرتبه کسری به عنوان تابعی از حالت ماده می‌باشد. لذا لازم است به نحوی تابعیت زمان بین مرتبه و زوج تنش و کرنش حذف و مرتبه کسری به عنوان تابعی از وضعیت لحظه‌ای تنش- کرنش بیان شود. برای نخستین بار این تابعیت به صورت دینامیکی پیشنهاد می‌گردد. جهت اعتبارسنجی مدل پیشنهادی با استفاده از نتایج پژوهش‌های پیشین که مرتبه را به صورت تابع زمان تخمین زده اند، یک مدل فضای حالت آموزش داده می شود. سپس نتایج حاصل از مدل دینامیکی جدید با نتایج حاصل از آزمایش‌های دیگر مورد مقایسه قرار می‌گیرد. نتایج بدست آمده کارآمدی مدل پیشنهادی را به خوبی نشان می‌دهد.

a dynamic approach for modeling the amount of soft tissue viscoelasticity with respect to its momentary status

one of the recent challenges in modeling is to determine and explain the behavior of a viscelastic material such as soft tissue. in order to correlate the soft tissue stress and strain, fractional order calculus is used as a promising approach. the tendency of soft tissue to behave as a pure viscous or pure elastic material is expressed by a parameter called order. although stress and strain, as well as the order, are all functions of time, the purpose of this paper is to identify the order as a function of the state of the material. therefore, it is necessary to somehow eliminate the time relationship between the order and the stress and strain pair and express the fractional order as a function of the momentary stressstrain. here, this functionality considered as a dynamic model. to validate the proposed model, a statespace model is extracted using the results of previous studies estimated the order as an explicit function of time. the results of this novel dynamic model are then compared with the former methods. the obtained results show the efficiency of the proposed model.