FEBio ^{[ 1 ] [ 2 ]} (Finite Elements for Biomechanics)เป็นซอฟต์แวร์สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด^{[ 3 ]}และได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานในด้านชีวกลศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพ โดยได้รับการพัฒนาร่วมกับกลุ่มวิจัยจากมหาวิทยาลัยยูทาห์ (MRL, SCI) และมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (MBL)

FEBio นำเสนอสถานการณ์จำลอง แบบจำลองเชิงโครงสร้าง และเงื่อนไขขอบเขตที่เกี่ยวข้องกับสาขาการวิจัยมากมาย และมีความเชี่ยวชาญในการวิเคราะห์แบบจำลองฟิสิกส์หลายมิติ 3 มิติที่สามารถเกิดการเสียรูปขนาดใหญ่ได้ ผู้ใช้สามารถแก้ปัญหาในด้านกลศาสตร์ของแข็งการวิเคราะห์การสัมผัส ปัญหา ของตัวกลางที่มีรูพรุนกลศาสตร์ของไหล และตั้งแต่เวอร์ชัน 2.8 เป็นต้นไป ยังรวมถึงปัญหาปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลและของแข็ง (FSI) ด้วย FEBio รองรับทั้งการวิเคราะห์แบบกึ่งสถิตและแบบไดนามิก ภาพรวมโดยละเอียดของฟีเจอร์ต่างๆ ของ FEBio มีดังต่อไปนี้

ซอร์สโค้ดของ FEBio เปิดให้ใช้งานได้ทั่วไป และตั้งแต่เวอร์ชัน 2.9 เป็นต้นไป จะเผยแพร่ภายใต้ใบอนุญาต MITเวอร์ชันเก่ากว่านั้นมีให้ใช้งานภายใต้ใบอนุญาตเฉพาะ และไม่ถือว่าเป็นซอฟต์แวร์โอเพนซอร์สเนื่องจากใช้งานได้ฟรีเฉพาะเพื่อการใช้งานที่ไม่ใช่เชิงพาณิชย์เท่านั้น

ซอร์สโค้ดมีอยู่ใน GitHub ( [1] )

FEBio รองรับเฟรมเวิร์กปลั๊กอินที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถขยายและปรับแต่งชุดคุณสมบัติให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของตนได้อย่างง่ายดาย โดยใช้เฟรมเวิร์กปลั๊กอินนี้ ผู้ใช้สามารถพัฒนารูปแบบโครงสร้างใหม่ เงื่อนไขขอบเขต ภาระของวัตถุ ข้อจำกัดที่ไม่เป็นเชิงเส้น และแม้แต่ตัวแก้ปัญหาองค์ประกอบจำกัดใหม่ (ดูตัวอย่างเช่น ปลั๊กอิน FEBioChem ซึ่งใช้ตัวแก้ปัญหาปฏิกิริยา-การแพร่กระจายเพื่อแก้ปัญหาปฏิกิริยาเคมีในสารผสม[2] )

ต่อไปนี้เป็นภาพรวมโดยย่อของฟีเจอร์ที่มีให้ใช้งาน (ณ เวอร์ชัน 2.8) สามารถดูรายการที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นได้ในคู่มือผู้ใช้ FEBio [3 ]

• กลศาสตร์ของแข็ง
  • แผนการบูรณาการเวลาแบบอนุรักษ์พลังงาน แบบไม่เชิงเส้น (กึ่ง) สถิต แบบไม่เชิงเส้น พลวัต
  • วัสดุ ไฮเปอร์อิลาสติก (ไอโซโทรปิก, ทรานส์เวอร์สไอโซโทรปิก, แอนิโซโทรปิก), วัสดุวิสโคไฮเปอร์อิลาสติก, แบบจำลองความเสียหาย, วัสดุเส้นใย
  • กลศาสตร์ของวัตถุแข็งเกร็งและการเชื่อมโยงระหว่างวัตถุแข็งเกร็งและวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้
  • การเคลื่อนที่ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แรงกระทำบนพื้นผิว (เช่น แรงกด แรงดึง) และแรงกระทำต่อตัววัตถุ
  • รูปแบบการสัมผัสแบบผูกติดและแบบเลื่อนหลายรูปแบบ โดยมีหรือไม่มีแรงเสียดทาน
  • องค์ประกอบเชิงเส้นและเชิงกำลังสองสามมิติที่เป็นของแข็ง (ทรงสี่เหลี่ยมด้านเท่า ทรงหกเหลี่ยม ทรงห้าเหลี่ยม)
  • องค์ประกอบเปลือกเชิงเส้นและเชิงกำลังสอง ซึ่งสามารถวางได้อย่างอิสระ หรือวางทับหรือวางระหว่างองค์ประกอบของแข็งได้
• กลศาสตร์หลายเฟส
  • วัสดุแบบสองเฟส, วัสดุแบบสองเฟสที่มีตัวละลาย, วัสดุแบบสามเฟส (มีตัวละลายสองชนิด), และวัสดุแบบหลายเฟสที่มีตัวละลายหลายชนิด
  • เงื่อนไขการวิเคราะห์สภาวะคงที่หรือสภาวะชั่วคราว
  • สูตรการสัมผัสแบบพิเศษที่คำนึงถึงการไหลของตัวทำละลายและ/หรือสารละลายผ่านพื้นผิวสัมผัส
  • โมเลกุลที่ยึดติดอย่างแน่นหนาซึ่งเปลี่ยนรูปไปพร้อมกับเฟสของแข็ง
  • ปฏิกิริยาเคมีระหว่างตัวถูกละลาย/โมเลกุลที่ยึดติดกับของแข็ง
  • สูตรเฉพาะสำหรับเปลือกหุ้มตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์แบบสองเฟส/หลายเฟส
• กลศาสตร์ของไหล
  • การวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลในสภาวะคงที่และสภาวะชั่วคราว
  • การไหลของของเหลวหนืด (แบบนิวตัน, คาร์โร, คาร์โร-ยาซูดะ, พาวเวลล์-ไอรินจ์, ครอส)
  • อัลกอริทึมการรักษาเสถียรภาพการไหล
  • ปฏิสัมพันธ์ระหว่างของไหลและของแข็ง (FSI)
• การถ่ายเทความร้อน
  • การวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนเชิงเส้นแบบสภาวะคงที่และแบบชั่วคราว
  • วัสดุฟูริเยร์แบบไอโซโทรปิก
  • เงื่อนไขขอบเขตอุณหภูมิที่กำหนดและอุณหภูมิเริ่มต้น ฟลักซ์ความร้อนและฟลักซ์ความร้อนแบบพาความร้อน แหล่งกำเนิดความร้อน

FEBio เป็นแอปพลิเคชันแบบบรรทัดคำสั่งที่ใช้เพียงอัลกอริทึมในการแก้ปัญหาเท่านั้น เพื่อช่วยในการตั้งค่าโมเดล FEBio และวิเคราะห์ผลลัพธ์ จึงได้มีการพัฒนาซอฟต์แวร์ FEBio Studio ขึ้นมา

FEBio Studio เป็นแพลตฟอร์มการพัฒนาล่าสุดสำหรับการสร้าง การรัน และการวิเคราะห์โมเดล FEBio ช่วยให้ผู้ใช้สามารถนำเข้าเรขาคณิตและเมชจากไฟล์รูปแบบต่างๆ รวมถึงรูปแบบ CAD บางรูปแบบ (BREP, STEP) และมีฟังก์ชันการสร้างเมชแบบเทราไบต์ จากนั้นผู้ใช้สามารถตั้งค่าขอบเขต การโหลด และเงื่อนไขการสัมผัส ตลอดจนกำหนดพารามิเตอร์วัสดุและการวิเคราะห์ได้ สามารถรันโมเดลด้วย FEBio ได้โดยตรงจากอินเทอร์เฟซของ FEBio Studio หรือส่งออกไปยังไฟล์อินพุต FEBio ในรูปแบบ XML สามารถรันโมเดลในเครื่องหรือส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ระยะไกลได้ หลังจาก FEBio ทำงานเสร็จสิ้น ผลลัพธ์สามารถโหลดลงใน FEBio Studio ได้โดยตรงเพื่อการแสดงผลและการวิเคราะห์

นอกจากนี้ FEBio Studio ยังให้การเข้าถึงคลังโมเดลออนไลน์ ซึ่งมีโมเดลตัวอย่าง โมเดลที่ใช้ในสัมมนาออนไลน์ของ FEBio Studio และโมเดลที่ชุมชน FEBio แบ่งปันกัน

ก่อนที่จะมี FEBio Studio ผู้ใช้จะใช้ซอฟต์แวร์ PreView ในการตั้งค่าโมเดล FEBio และ PostView สำหรับการแสดงผลและการวิเคราะห์ เนื่องจาก FEBio Studio ได้รวมซอฟต์แวร์ทั้งสองนี้ไว้ด้วยกัน พร้อมทั้งยังมีฟังก์ชันการทำงานที่มากกว่า ดังนั้นซอฟต์แวร์ PreView และ PostView จึงถือว่าล้าสมัยไปแล้ว

โปรแกรม PreView และ PostView ไม่ได้รับการพัฒนาต่อแล้ว เนื่องจากถูกแทนที่ด้วย FEBioStudio ผู้ใช้งานที่ยังคงใช้โปรแกรมเหล่านี้อยู่ ขอแนะนำให้เปลี่ยนมาใช้ FEBio Studio

การสนับสนุนสำหรับ FEBio มีหลายรูปแบบ คู่มือทฤษฎีและคู่มือผู้ใช้มีให้เป็นส่วนหนึ่งของการติดตั้งและยังมีให้ใช้งานทางออนไลน์ด้วย[4]ผู้ใช้ยังสามารถถามคำถามในฟอรัมผู้ใช้ FEBio [5]และสามารถรายงานข้อบกพร่องและขอคุณสมบัติใหม่ได้ในหน้า GitHub

• [6]หน้าซอฟต์แวร์ FEBio
• [7]ฟอรัม FEBio
• [8]ซอร์สโค้ด FEBio บน GitHub
• [9] FEBio นำเสนอใน SimTK
• [10] เก็บถาวรเมื่อ 2008-08-28 ที่Wayback Machine FEBio ได้รับการนำเสนอใน Biomedical Computation Review
• [11] GIBBON: ส่วนเสริมด้านวิศวกรรมชีวภาพเชิงเรขาคณิตและภาพสำหรับ MATLAB