Program & Downloads for Computational Biomechanics


Detailed Schedule Summer 2018

No Day Date Topics of Lecture and Laboratory Lecturer
01 Mo 16 Apr

Lec: Intro to Biomechanics; Mechanical Basics 1
Lab: Intro to Ansys WB, Simple Bone Model

Ulli
02 Mo 23 Apr Lec: Mechanical Basics 2
Lab: Loadcases, Stresses and Strains
Ulli
03 Mo 30 Apr - Moodle Homework - Ulli
04 Mo 07 May Lec: Material Properties of Biol. Tissues, Intro FEA
Lab: Trabecular Bone Structural Model
Ulli
05 Mo 14 May Lec: Computational Fluid Dynamics
Lab: Human Nose Air Flow Simulation
Lucas
-- Mo 21 May - Pentecost - ---
06 Mo 28 May Lec: From Clinical Imag Data to FE Model, Part 1
Lab: FE from CT Data
Ulli
07 Mo 04 Jun Lec: From Clinical Imag Data to FE Model, Part 2
Lab: FE from CT Data 2
Lucas
08 Mo 11 Jun Lec: Forward Dynamics
Lab: Forward Dyn., Multi Body Model with ADAMS
Lucas
09 Mo

18 Jun

Lec: Inverse Dynamics, Muscuoloskelettal Modells
Lab: Inverse Dyn. Model with ANYBODY
Lucas
10 Mo 25 Jun Lec: Bone Remodeling
Lab: Remodeling of Trabecular Grid
Martin
11 Mo 02 Jul

Lec: Fracture Healing, Part 1
Lab: Implant Degradation and Bone Remodeling

Martin
12 Mo 09 Jul Lec: Fracture Healing, Part 2
Lab: Healing Simulation Bone Chamber
Martin
- Mo 16 Jul Oral Examinations A, 14:00, Office Simon, UZWR All
- Do 19 Jul Oral Examinations B, 14:00, Office Simon, UZWR All

The downloads for 2018 will be updated in time, probably a few minutes bevor the respective lecture/lab date!

Downloads

01:  Introduction to Biomechanics and FEA

Lecture Slides:  CB-V01-Einf-Mech1-2018.pdf
Lab Exercise: CB-V02-SimpleBone-2018-Lab.pdf

02:  Introduction to Biomechanics and FEA 2

Lecture Slides:  CB-V02-Einf-Mech2-2018.pdf
Lab Exercise (Fortsetzung): CB-V02-SimpleBone-2018-Lab.pdf

03:  Moodle Homework

Improve your Simple Bone model by measured load data from page OrthoLoad.  See details at our Moodle course page and finish the online test.

o4: Material Properties of Living Tissues

Lecture Slides: CB-Lec-MatProps2018.pdf
Lab Exercise: CB-Lab-TrabStructure2018.pdf

Additional Material:

05: Computational Fluid Dynamics

-see Moodle Page-

- bis hierher sind die Aufgaben aktuell -

Lecture 05:  Geometry from Imaging Data - Part I: Imaging Techniques

Lecture Slides (Imaging 1):  CB-Lec05.pdf
Lab:  Programing the Radon Transformation (Python)
Example CT Data:  Skull.jpg

Lecture 06:  Geometry from Imaging Data - Part II: Programing Image Filters

Lecture Slides (Imaging 2):  CB-Lec06.pdf
Lab:  Programing Image Processing Filters

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 to all lecturers, a week before the examination) in order to demonstrate that you have completed your homework and to indicate a "preferable" topic to be discussed in the examination. You may work in a team of max. two.

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 arbeitet prinzipell ein CT?
  • Auf welchem physikalischem Effekt beruht 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?
  • Wie funktioniert indirekte Frakturheilung?
  • 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
  • Was ist der Unterschied zwischen einem Modell mit und ohne Turbulenzmodell?