健康红细胞在稳态下的应力应变分析

红细胞的力学性能能够反映人体的健康状况，被广泛应用于医学和生物研究领域。细胞粘弹性双层膜赋予其几何结构穿梭毛细血管的能力。为探究载荷与细胞变形之间的对应关系，搭建三维有限元红细胞模型，引入材料属性和数学约束量化应力-应变曲线，针对具体物理场调整和简化模型，满足准确性的同时提高计算效率。研究稳定运动状态下的细胞，排除多物理场对单一力学性能的综合影响，准确获取变形指数与载荷的关系。同时，为非稳态问题的研究提供了一定范围内的解决方法和参考价值。结果表明：静力拉伸下，载荷方向与细胞对称轴垂直，变形指数DI≤2时，细胞骨架网络的剪切硬化行为可以忽略；稳态剪切流动下，载荷方向与细胞对称轴平行，变形指数DI^*≤0.3时，细胞呈降落伞式的运动形态，与实验结果吻合。变形指数为红细胞二维模型在非稳态问题中的应用提供了有效依据。