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Finite Elemente

13.06.2002 - (idw) Universität Ulm

Die Methode der Finiten Elemente
9. Ulmer Workshop am 18. und 19. Juli

Universitätsklinikum und Universitätsrechenzentrum der Universität Ulm veranstalten am 18. und 19. Juli 2002 den 9. Workshop zum Thema "Die Methode der Finiten Elemente in der Biomedizin, Biomechanik und angrenzenden Gebieten". Martin Geiger, Christina Dorow und Wilhelm Kuhn (Abteilung Kieferorthopädie) und Heinz Steil (Universitätsrechenzentrum) sind die Organisatoren.

Die Methode der Finiten Elemente (FEM) ist ein Verfahren zur Simulation des mechanischen Verhaltens verschiedener Objekte unter Belastung. Sie wird seit Mitte der 70er Jahre eingesetzt; Vorreiter war die NASA mit ihren Raumfahrtprojekten. Der Trick der FEM besteht darin, daß sie die zu untersuchenden komplexen Objekte in viele kleine Elemente (besagte Finite Elemente) unterteilt. Das Verhalten des gesamten Objektes unter Einwirkung einer äußeren Belastung kann dann aufgrund des Verhaltens der einzelnen Finiten Elemente in unendlicher Näherung (approximativ) berechnet werden. So gewinnt man Daten für Simulationen, die mittels komplexer Berechnungsalgorithmen durchgeführt werden.

Für die Simulation komplexer technischer Prozesse ist die Methode der Finiten Elemente heute die am weitesten verbreitete Methode. Seit einiger Zeit wird sie nicht nur auf den klassischen Gebieten, z.B. bei Strukturmechanikberechnungen, angewendet, sondern auch auf medizinische und biomechanische Fragestellungen. Aus diesem Grund wurde der Workshop vor allem der Biomechanik, der biomedizinischen Technik, der Medizin und angrenzenden Anwendungsfeldern der Finite-Elemente-Methode gewidmet. In den vergangenen acht Jahren ist er, insbesondere dem Erfahrungsaustausch dienend, zu einem gefragten Diskussionsforum gewachsen.

Das breite Themenspektrum vermittelt einen hervorragenden Überblick über den derzeitigen Stand der Forschung und Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Besonders für junge Wissenschaftler bietet sich die Gelegenheit, in einem offenen wissenschaftlichen Kreis eigene Ergebnisse vorzustellen und zu diskutieren. Teilnehmer aus der Industrie haben die Möglichkeit, die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Finite-Elemente-Methode in einem komplexen Umfeld kennenzulernen. Auch bietet der Workshop die Möglichkeit zur Kontaktaufnahme zwischen den Universitäten als Forschungseinrichtungen und der Industrie als Endanwender der verschiedenen Berechnungsverfahren.

Zu den Themenbereichen des Workshops gehören:

- Werkstoffmechanik (Materialbeschreibungen)
- Biomaterialien
- nichtlineare Berechnungen (z.B. biologische Gewebe, Form-Gedächtnis-Legierungen)
- Frakturheilung
- Optimierung von Implantat-Design
- Generierung von Geometriemodellen anatomischer Strukturen
- Automatisierte Vernetzung mit Hexaedern
- Bildgebende Verfahren in der Biomedizin
- Vernetzungsalgorithmen
- Knochenumbau unter mechanischer Belastung
- Fluid-Struktur-Kopplung.


Programm des FEM-Workshops 2002

Donnerstag, 18.7.2002
9.00 Uhr Begrüßung und Einführung
9.30 Uhr FEM methods for Material Dependent Refractive Corneal Surgery; K.P. Scherer, H. Eggert, H. Guth, Institut für angewandte Informatik, Forschungszentrum Karlsruhe
10.00 Uhr Biomechanical Simulation of a Fatal Traumatic Brain Injury; J. Subke1, C. Deck, H.D. Wehner, R. Willinger, Forschungsbereich Biomechanik, Institut für gerichtliche Medizin, Universität Tübingen; Institute of Mechanics and Fluids, University of Strasbourg
11.00 Uhr A Multibody Dynamics Approach to Inverse Dynamics and Optimization; E. Forster, U. Simon , P. Augat, M.O. Heller, G. Duda, L. Claes, Institute of Orthopaedic Research and Biomechanics, University of Ulm, Department of Trauma and Reconstructive Surgery, Charité, Humboldt-University of Berlin
11.30 Uhr Function of Muscle Series Elasticity in Drop Jumping; H. Böhm, H. Ruder, Institute of Astronomy and Astrophysics, Department of Theoretical Astrophysics and Computational Physics, Eberhard Karls University, Tübingen
12.00 Uhr Use of the FEM for Treatment Optimization of Flexor Digitorum Superficialis Contactures; J. Kult, Faculty of Transortation Sciences, Czech Technical University in Prague
13.30 Uhr Theoretical and Computational Issues of Bone Remodeling; E. Kuhl, P. Steinmann, Chair for Applied Mechanics, University of Kaiserslautern
14.00 Uhr Modeling and Simulation of an Osteogenic Distraction of the Mandible; I. Hansen, R. Schreittmiller, Technical University of Munich
14.30 Uhr Finite Element Modeling of Osseointegrated Trans-Femural Implant; W. Xu, Centre for Biomedical Engineering, University of Surrey, UK
15.30 Uhr Biomechanical Optimization of Hip Prostheses using Patient Specific Data; A. Geltmeier, C. Bludszuweit, K. Krüger, S. Raschke, ASD Advanced Simulation & Design GmbH, BCIT - British Columbia Institute of Technology
16.00 Uhr Computer Simulation of Cementless Acetabular Cup Migration; O. Jirousek, Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague

Freitag, 19.7.2002

9.00 Uhr Begrüßung
9.30 Uhr Balloon-Expandable Coronary Stents: Experimental Examinations, Validation and Application of Finite Element Analysis; S. Stur, M. Hintner, Endolab GmbH, Rosenheim
10.00 Uhr An Investigation of the Expansion of Balloon Mounted Coronary Stents; N. Wijayathunga, D.C. Webb, K. Kormi, L.B. Tan, Leeds Metropolitan University, Leeds, UK, Leeds General Infirmary, Leeds, UK
11.00 Uhr A Finite Element Method for the Contraction Analysis of Cardiac Tissue under Internal Pseudo-Active Kinematic Constraint; C. Bourdarias, Laboratoire de Mathématiques, Université de Savoie, Le Bourget-du-Lac Cedex, France
11.30 Uhr Kinematics of the Heart: Finite Elements and Time-Resolved 3D Phase Contrast MRI; P. Selskog, B. Torstenfelt, T. Ebbers, L Wigström, M. Karlsson, Dept. of Biomedical Engineering, Dept. of Mechanical Engineering, Dept. of Medicine and Care, Linköpings Universitet, Linköping, Sweden
12.00 Uhr Computational Modelling of Blood Flow and Artery Wall Interaction; D. Grossman, C. Bailey, K.A. Pericleous, A.K. Slone, Centre for Numerical Modelling and Process Analysis, University of Greenwich, UK
13.30 Uhr Frequency Decomposition Time-Domain Model of Broadband Frequency-Dependent Absorption; W. Chen, Simula Research Laboratory, Lysaker, Norway
14.00 Uhr Particle Methods - A New Numerical Approach in Engineering and Science; H. Konietzky, L. te Kamp, ITASCA Consultants GmbH, Gelsenkirchen

14.30 Uhr Finite Viscoelastic Swelling of Charged Tissues and Gels; W. Ehlers, A. Acartürk, B. Markert, Institute of Applied Mechanics, University of Stuttgart
15.30 Uhr Multimodal Preprocessing for Human Biting Simulation; C. Kober , R. Sader, H.F. Zeilhofer, Center of Advanced Cranio-Maxillofacial Surgery, Department of Oral and Maxillofacial Surgery, TU Munich, Klinikum rechts der Isar, Munich
16.00 Uhr Validation of FE Simulation with 3D Speckle Strain Measurement; U. Simon, E. Forster, M. Peraus, P. Augat, L. Claes, Institute of Orthopaedic Research and Biomechanics, University of Ulm
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