Program & Downloads for Computational Biomechanics

 

 

Program for 2017 will be updated soon!

Detailed Schedule Summer 2017

No Day Date Topics of Lecture and Laboratory Lecturer
- Mo 17 Apr - Holiday - -
01 Mo 24 Apr Lec: Intro to Biomechanics; Mechanical Basics, Part 1: Statics Ulli
- Mo 01 May - Holiday - -
02 Mo 08 May Lec: Mechanical Basics, Part 2: Elastostatics
Lab: Intro to Ansys WB, Simple Bone Model
Ulli
03 Mo 15 May Lec: Mechanical Basics, Part 3: Mat. Props. Biol. Tissues, Intro FEA
Lab: Trabecular Bone Structural Model, Part 1
Ulli
04 Mo 22 May Lec: Forward & Inverse Dynamics, Part 1
Lab: Trabecular Bone Structural Model, Part 2
Ulli
05 Mo

29 May

Lec: Geometry from Imaging Data Part 1
Lab: ...
Matthias
- Mo 05 Jun - Penetcost - -
06 Mo 12 Jun Lec: Geometry from Imaging Data, Part 2
Lab: FE from CT Data
Matthias
07 Mo 19 Jun Lec: Bone Remodeling & Fracture Healing (Basics) Martin
08 Mo 26 Jun Lec: Fracture Healing (Models, Theory & Simulation) Martin
09 Mo 03 Jul Lec: Computational Fluid Dynamics, CFD: Theory, Numerics, Modelling
Lab: Human Nose Air Flow
Lukas
10 Mo 10 Jul

Lec: Forward & Inverse Dynamics Part 2, Anybody Demonstration
Lab: ADAMS Exercise

Lukas
- Mo 17 Jul Oral Examinations, 14:15, Office Simon, UZWR All

Downloads

Lecture 1: Introduction to Biomechanics; Mechanics 1: Statics

Lecture Slides:  CB-V01-Einf-Mech1-2017.pdf


Lecture 2: Mechanics 2: Material Laws for Biological Tissues

Lecture Slides: CB-V02-Mech2-2017.pdf
Lab: CB-V02-Mech2-2017-Lab.pdf

Lecture 3: Intro FEM, Modelling Trabecular Bone

Lecture Slides: CB-Lec03.pdf
Lab (Trabecular Bone Part 1): CB-Lab03.pdf

Lecture 4:  Musculoskeletal Systems, Forward vs. Inverse Dynamics; Exercise:  Trabecular Bone 2

Lecture Slides: CB-Lec04.pdf
Lab (Trabecular Bone Part 2): CB-Lab04.pdf

Lecture 7:  Lagrange Eq. 1. Kind; Inverse Dynamics; Anybody

Chapter "Lagrange1" from Lecture Script (Prof. Ottl, TU-BS): Lagrange1.pdf
PhD Thesis Erik Forster (see Secion 2.1 for Inverse Dynamics): ForsterDiss.pdf

Lecture 8: Bone Remodeling - Biology, Theories, Models

Lecture Slides: CB-Lec08.pdf
Lab: CB-Lab08.pdf

Lecture 9: Fracture Healing I

Lecture Slides: CB-Lec09.pdf
Lab: CB-Lab09.pdf, CB-Lab09-sample-sol.mph (sample solution)

Lecture 10: Fracture Healing II

Lecture Slides: CB-Lec10.pdf
Lab: CB-Lab10.pdf

Lecture 11: Computational Fluid Dynamics 1

Lecture Slides: CB-Lec11.pdf
Lab: CB-Lab11.pdf

Proof: TransportTheorem.pdf

Lecture 12: Computational Fluid Dynamics 2

Lecture Slides: CB-Lec12.pdf
Lab: CB-Lab12.pdf

Geometry: Nose_Geometry.pdf

Preparing for the Examination

Hand in Your Exercise Solutions

You may hand in one (or more) nicely prepared and documented solutions of the lab exercises (per email, a week before the examination at least) in order to demonstrate that you have completed your homework and to indicate a "preferable" topic to be discussed in the examination.

Oral Examination

The oral examination will take place in groups of two students for less than one hour.  You should be able to answer questions about the lecture topics and the lab exercises.

Selection of possible exam questions:

  • Welche Fragen werden in der Biomechanik mit Hilfe von numerischen Simulationen untersucht?  Nenne typische Beispiele
  • Wie sind die Elemente des Dehnungstensors definiert?
  • Was sagt mir die Von-Mises-Spannung?
  • Welche Materialeigenschaften hat Knochen?
  • Was ist Relaxation?
  • Du sollst mit einer numerischen Simulation vorhersagen, ob ein Zahnimplantat halten wird.  Wie gehst Du vor?
  • Auf welche Arten wechselwirken Röntgenstrahlen mit Materie?
  • Warum sind Knochen auf Röntgenaufnahmen so gut sichtbar?
  • Wie kann man prinzipell aus den CT-Roh-Scandaten Schichtaufnahmen rekonstruieren?
  • Auf welchem physikalischem Effekt beruht MRT?
  • Was versteht man unter Larmor-Präzession und welche Bedeutung hat diese für MRT?
  • Welche physikalischen Effekte macht man sich für die Sonographie zunutze?
  • Beschreibe zwei beliebige Bild-Segmentierungstechniken!
  • Wie funktioniert Marching Cubes?
  • Wann und wozu braucht man bei einem invers-dynamischen, muskuloskelettalen Modell eine Optimierung?
  • Was steckt anschaulich hinter der Gleichung 2.7 in der Dissertation von Erik Forster?
  • Welche Zellen sind am Knochen-Remodeling wie beteiligt?
  • Auf welchen Skalen kann man das Knochen-Remodeling Problem betrachten und was sind Vor- und Nachteile der einzelnen Herangehensweisen?
  • Wie funktioniert indirekte Frakturheilung?
  • Nenne mögliche Kritikpunkte am "Ulmer Knochenheilungsmodell"!
  • Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Fuzzy und Boole'scher Logik?
  • Beschreiben Sie den Unterschied bei der Formulierung der Knochenheilung zwischen Level-Set und dem ursprünglichen Ulmer Heilungsmodel
  • Welche Schwierigkeiten bekommen man bei Nutzung der Level-Set-Methode bzgl. der Numerik?
  • Was ist der Unterschied zwischen einer Strömung mit und ohne gerechnetem Turbulenzmodell?
  • Typischerweise zeigt Blut eine Viskosität die dem Effekt des "Shear thinning" unterliegt. Was bedeutet dies?