有道是隔行如隔山，小編身處制造業(yè)領域，關注的內(nèi)容大都是跟制造業(yè)企業(yè)、領域內(nèi)技術等方面的內(nèi)容，很少將視野投向別的行業(yè)。但是在內(nèi)卷化的大背景下，如何更好的發(fā)掘CAE這塊業(yè)務的覆蓋面，也是我們業(yè)內(nèi)同行共同面對的問題。以前的文章有聊過CAE工程師尤其是像動力學、流體方面的工程師其實在電影制作后期也是有用武之地的，算法渲染、動力學仿真、爆破模擬等等諸如此類的物理仿真與CAE有一些共性內(nèi)容。

      最近小編看到幾篇文章介紹CAE在生物力學、醫(yī)學方面的應用，借此跟大家簡單的交流交流，因為純屬外行，所以不足之處敬請指正。

      在醫(yī)學領域尤其是骨科方面，有限元仿真技術應用還是非常的廣泛的，很多的醫(yī)學生不僅僅是醫(yī)生，其實還身兼工程師的角色。因為骨科是我們身體最主要的受力組織，研究它們的力學性能以及受到外部激勵作用產(chǎn)生的反應對于相關手術方案制定、假體設計以及一些機理研究等等方面有重要的作用。向我們身體內(nèi)的腰椎、脊柱、牙齒等骨骼類組織，均存在不同的力學作用關系。

      不同脊柱段之間有不同的組織和連接關系，同時又牽扯一些復雜的自由度約束，人體在受到外部負載、沖擊等作用主要是由這些相關的骨骼類結構來負擔。

      目前針對該領域開展CAE仿真主要有幾個環(huán)節(jié)，首先是CT掃描實現(xiàn)幾何建模，然后是網(wǎng)格劃分利用專業(yè)的有限元仿真工具實現(xiàn)力學仿真，如下圖-2所示（參考論文）。其中針對CT掃描的數(shù)據(jù)處理主要依賴于現(xiàn)有的一些圖形學軟件實現(xiàn)三維重建，基本是采用VTK軟件開發(fā)包實現(xiàn)。目前該領域常見的三維重建軟件有Simpleware ScanIP、Mimics等，其目的主要是實現(xiàn)三維重構及面片結構生成，獲得stl數(shù)據(jù)。

      當我們獲得stl數(shù)據(jù)之后，比如利用Hypermesh實現(xiàn)三維網(wǎng)格的劃分獲得網(wǎng)格模型，下圖是獲得網(wǎng)格模型之后的結果。之后根據(jù)相應的工況要求實現(xiàn)有限元計算求解設置（如站立、前屈、后伸等）。

      最后，我們可以回顧一下整個過程其實涉及到非常多前沿的技術問題。從CT掃描實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的檢測識別到三維重構，這里涉及到非常多的計算機圖形學內(nèi)容，能夠結合時下熱門的人工智能、機器學習方面的技術做深入的應用。而在網(wǎng)格化方面，也涉及到很多的網(wǎng)格算法處理技術，再到后續(xù)的計算求解，有生物力學領域、非線性有限元等方面的內(nèi)容。從上面的例子可以看出，跨學科跨領域研究越來越是未來科技發(fā)展的趨勢，尤其是在計算機、生物醫(yī)學以及一些傳統(tǒng)學科之間的合作越來越明顯。最后祝愿大家又紅又專，又專又廣。

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