Thema: Entwicklung eines transienten Finite-Elemente-Modells (ANSYS) zur Analyse von Hornhautschwingungen

Bereich: Computational Biomechanics | Simulation | Maschinenbau

Software: ANSYS

Ziel: Schaffung eines “Digitalen Zwillings” zur Validierung eines neuartigen Tonometer-Verfahrens

Das Forschungsprojekt

Unser innovatives Handgerät zur Messung des Augeninnendrucks (IOP) basiert auf der Analyse von Schwingungen, die berührungslos durch Schallwellen auf der Hornhaut (Cornea) induziert werden. Um die komplexen Wechselwirkungen zwischen dem akustischen Druck, den viskoelastischen Eigenschaften des Gewebes und dem Augeninnendruck vollständig zu verstehen, ist eine detaillierte numerische Simulation unerlässlich. Deine Arbeit liefert das theoretische Fundament für das Messprinzip.

Deine Herausforderungen

• Modellaufbau: Entwicklung eines parametrisierten 3D-FE-Modells des vorderen Augensegments (Cornea, Sklera, Limbus) in ANSYS basierend auf vorherigen Arbeiten.
• Materialmodellierung: Implementierung realistischer Materialgesetze für biologisches Weichgewebe. Die Herausforderung liegt in der Abbildung des nicht-linearen, anisotropen und viskoelastischen Verhaltens der Hornhaut.
• Simulation & Randbedingungen:
  • Aufbringen des Augeninnendrucks (IOP) als statische Vorlast (Pre-Stressing).
  • Durchführung transienter dynamischer Analysen zur Simulation der kurzen akustischen Anregung durch das Gerät.
• Sensitivitätsanalyse: Untersuchung, wie sich Änderungen der Geometrie (z. B. Hornhautdicke, Krümmung) und des IOP auf die Schwingungsantwort (Amplituden, Resonanzfrequenzen, Dämpfung) auswirken.
• (Optional/Advanced): Erste Schritte Richtung Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) zur Berücksichtigung des Kammerwassers.

Dein Profil

• Fundierte Kenntnisse in der Finite-Elemente-Methode und praktische Erfahrung mit ANSYS.
• Starkes Interesse an Kontinuumsmechanik und der Simulation biologischer Systeme.
• Abstraktionsvermögen, um komplexe biologische Strukturen in effiziente numerische Modelle zu überführen.

Was wir bieten

• High-End Simulation: Zugang zu leistungsstarken Rechnern für deine Simulationen.
• Theorie trifft Praxis: Deine Simulationsergebnisse werden direkt mit den Messdaten unseres realen Prototyps abgeglichen.

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