Parameter identification of biphasic hyperelastic continuum artery model featuring the pull-back algorithm
Bifazik hiperelastik sürekli ortamlar arter modelinde geri çekme algoritması ile parametre belirlenmesi
- Tez No: 827757
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ FETHİ OKYAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Büyük deformasyonların sürekli ortamlar mekaniği ile matematiksel modellenmesi arter mekaniğinin araştırılmasını mümkün kılar. Arter mekaniğini incelemek için yıllar boyunca çok sayıda teori ortaya atılmıştır. Bunların arasında hiperelastisite, böylesine yumuşak biyolojik dokuları modellemek için etkili bir araçtır. Arter duvarlarının bifazik mikroyapısının gerçekçi bir şekilde modellenebilmesini sağlar. Ortaya çıkan denklemlerin çoklu dışbükey yapıları sebebiyle, hiperelastik bir modelin malzeme parametre karakterizasyonu zorlu bir süreçtir. Arterlerin fiziksel tepkisini elde edebilmek için çoğunlukla basınç miyografisi yöntemi kullanılır. Bu laboratuvar ortamındaki deney, uygulanan eksenel gerilme ve radyal basınç sonucunda tek bir bağımlı çıktı üretir. Bu, çok parametreli modellerle birleştiğinde parametre optimizasyonunda bir belirsizliğe neden olur. Bu çalışmanın ana hipotezi bahsedilen potansiyel zorluklardan optimizasyon rutinindeki deformasyon döngüsüne bir“geri çekme”işlemi eklenerek kaçınılabileceğidir. İkinci bir hipotez olarak: morfolojik değişimler hem matris hem de fiber fazının sertliğini etkiler ve bu değişimler basınç miyografisi verileri üzerinde farklı fiber açı ve karışım oranları için bir dizi eğri uydurma çalışması yürüterek anlamlandırılabilir. Önerilen geri çekme algoritması ile iç içe optimizasyon şeması bu problemlerin üstesinden gelmeye yardımcı olur. Global bir optimizasyon verilen basınç-yarıçap verisini en iyi parametrelerle temsil edebilmek için çalışırken geri çekme algoritması eksize edilmiş arterin yarıçap değerlerini doğru bir şekilde tahmin eder. Önerilen optimizasyon yöntemi veriye eğri uydurma işlemini $0.99$'un üzerinde bir belirlilik katsayısı ile yerine getirir. Bu prosedür aynı veri setine farklı fiber açıları için uygulandığında eksenel yerleştirilmiş fiberler matris malzemesinin sertliğini artırdığı görülür. Buna karşın düşük fiber açıları malzemede daha az gerinim enerjisi depolanabilmesine yol açar. Morfolojik bir değişim durumunda en hassas parametre fiberlerin üstel sertleşme kat sayısı olarak görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Mathematical modeling of the large deformations with continuum mechanics allows the investigation of mechanical response of arteries. Numerous theories have introduced to examine the arterial mechanics throughout the years. Among them, hyperelasticity is an effective tool to model such biological tissues. It allows realistic modeling of biphasic microstructure of an arterial wall. The characterization of material parameters of a hyperelastic model is a challenging task because of multi-convex nature of them. Mostly, pressure myography is utilized to obtain the physical response of an artery. This \textit{in-vitro} experiment yields one dependent output as a result of applied axial tension and radial pressure. When combined with the multi-parameter models, this causes an overfitting problem. The main hypothesis of this thesis is that the potential difficulty can be averted by incorporating the pull-back operation a priori the deformation cycle in the optimization routine. As a second hypothesis, we assert that morphological changes effect the stiffness of both the matrix and fiber phases of the artery and can be assessed by utilizing a series of fitting on pressure myography data for different combinations of fiber angles and fiber volume ratios. The augmented optimization scheme including the pull-back algorithm introduced here assists to overcome these issues by accurately guessing the excised radii while an optimization runs globally to fit the given pressure-radius data to a proper parameter set. The proposed optimization scheme fits the data with $R^2>0.99$. When this procedure is applied to the same dataset with varying fiber angles it has seen that the axially leaned fibers increase the infinitesimal shear modulus of the ground substance while lower fiber angles result in storing much less energy. In the case of a morphological change, the most sensitive material parameter appears to be the exponential stiffening parameter of fibers.
Benzer Tezler
- Biyolojik olarak parçalanabilen 5-fluorourasil mikrokürelerinin tasarımı ve in vitro-in vivo değerlendirilmeleri
Başlık çevirisi yok
KADRİYE ÇİFTÇİ
Doktora
Türkçe
1993
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. ATİLLA HINCAL
- Asenkron motor parametrelerinin çok amaçlı-genetik algoritma ile belirlenmesi
Parameter identification of induction motor using multi-objective genetic algorithm
SEDA KAYALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BARUT
- An investigation on the application of operational modal analysis
Çalışma koşullarında modal analiz uygulamaları üzerine bir inceleme
FATİH BÜKE
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT ÖZGÜVEN
DR. MUTLU CÖMERT
- Modal parameter identification of civil engineering structures by using an output-only system identification technique
İnşaat mühendisliği yapılarının modal parametrelerinin sadece-çıktı sistem tanılama yöntemlerinden biri kullanılarak belirlenmesi
HASAN CEYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜRSOY TURAN
- Self commissioning and online parameter identification of induction motors
Asenkron motorlarda durağan ve çalışır durumda parametre tayini
İBRAHİM ERTAN MURAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ERTAN