我正在开展一个涉及骨折股骨有限元建模的项目，以评估骨折固定装置的性能。骨骼是一种高度复杂的材料，其体积弹性特性主要取决于骨骼的局部密度。我研究中的特殊问题是通过将 CT 扫描数据转换为骨骼材料特性图来开发患者特定模型。这是一个常见的过程，但对于大多数软件来说，它使得不可能改变骨骼的实际几何形状，而我需要这样做才能研究骨折行为。
通过 CT 扫描生成骨骼的几何形状非常简单。预处理切片中的扫描图像并使用体素强度来确定骨密度和弹性行为，存储为点云（即与材料属性配对的 x-y-z 空间数据，根据扫描切片在网格/阵列中定义）也是如此。我遇到的问题是将这些属性映射到几何体/网格上，从而允许我编辑骨骼的几何体（即引入骨折、螺钉和锁定板）。有没有一种方法可以定义材料属性的变化，同时允许我编辑骨骼几何形状？
我尝试将材料属性定义为“温度相关”，然后使用温度作为替代场来应用属性的点云图。这种方法显然之前已在研究中成功使用过，但没有给出实现的细节。在小规模测试中这是成功的，但它不适用于我需要的规模。当点云中的点数超过 10,000 后，ABAQUS 似乎就放弃了。使用 4 毫米体素大小，这需要在整个骨骼体积上定义至少 20,000 个点。
我也考虑过使用UTEMP子例程，但不知道Fortran编码来实现它。如果这对我的问题是一个可行的解决方案，我会很乐意学习和使用这种方法。
这个答案不会解决您的问题，但希望能为您指明正确的方向。
一般来说，创建骨骼的FEA模型有两种方法：
第一种方法需要使用 CT 图像（较大的像素），然后根据像素强度计算材料属性（即杨氏模量）。然后我们可以为每个像素创建一个元素，并且这些元素将具有不同的材质。这可以使用 BoneMat 或其 FOSS 替代品 py_bonemat_abaqus 来完成。它允许更少的元素，但模型将是同质的。
第二种方法需要使用显微CT图像。在该比例下，所有细节都将被捕获，并且您将拥有一个均匀的模型，其中皮质骨和松质骨的所有复杂性都反映在几何形状中。好消息是，所有元素都将具有与皮质骨相同的特性，这在文献中可以找到。此方法通常使用基于体素的网格，但您也许可以使用模仿等软件。作为我的博士论文的一部分，我开发了一个名为 VCAMS 的免费开源软件，但几周后它才会公开。您可以从我的网站向我发送电子邮件以获取更多信息。
您面临的主要问题是在模型中加入螺钉和固定装置。由于接触不完美，体素网格可能与此不兼容，但除非您测试它，否则您不会知道。