2月バイオ

FEBio ^{[1] [2]} (Finite Elements for Biomechanics)は有限要素解析用のソフトウェアパッケージ^[3]であり、特にバイオメカニクスとバイオエンジニアリングのアプリケーション向けに設計されています。ユタ大学 (MRL、SCI) とコロンビア大学 (MBL) の研究グループと共同で開発されました。

FEBio は、数多くの研究分野に関連するモデリング シナリオ、構成モデル、境界条件を提供し、大きな変形を受ける可能性のある 3D マルチフィジックス モデルの解析に特化しています。ユーザーは、固体力学、接触解析、多孔質媒体の問題、流体力学、およびバージョン 2.8 以降では流体固体相互作用 (FSI) の問題も解決できます。FEBio は、準静的解析と動的解析の両方をサポートしています。FEBio の機能の詳細な概要を以下に示します。

FEBio のソース コードは公開されており、バージョン 2.9 以降はMIT ライセンスに基づいて配布されています。古いバージョンはカスタム ライセンスに基づいて利用可能であり、非商用目的でのみ無料で使用できるため、 オープン ソース ソフトウェアとは見なされません。

ソースコードはGitHubで公開されている（[1]）

FEBio は、ユーザーが特定のニーズに合わせて機能セットを簡単に拡張およびカスタマイズできるプラグイン フレームワークをサポートしています。このプラグイン フレームワークを使用すると、ユーザーは新しい構成モデル、境界条件、ボディ荷重、非線形制約、さらには新しい有限要素ソルバーを開発できます (たとえば、混合物中の化学反応を解くための反応拡散ソルバーを実装する FEBioChem プラグインを参照してください [2])。

利用可能な機能の簡単な概要（バージョン2.8時点）は次のとおりです。より完全なリストはFEBioユーザーズマニュアル[3]に記載されています。

• 固体力学
  • 非線形（準）静的、非線形動的、エネルギー保存時間積分スキーム
  • 超弾性材料（等方性、横方向等方性、異方性）、粘超弾性材料、損傷モデル、繊維材料。
  • 剛体力学と剛体変形結合。
  • 規定変位、表面荷重（圧力、牽引力など）、および物体荷重。
  • 摩擦の有無にかかわらず、複数の結合および滑り接触配合。
  • ソリッド 3D 線形および二次要素 (四面体、六面体、五面体)。
  • 自由に配置したり、ソリッド要素の上または間に配置したりできる線形および二次シェル要素。
• 多相力学
  • 二相、二相溶質、三相（2 つの溶質）、および複数の溶質を含む多相材料。
  • 定常状態または過渡解析条件。
  • 接触界面を横切る溶媒や溶質の流れを考慮した特殊な接触処方。
  • 固相とともに変形する固体結合分子。
  • 溶質/固体結合分子間の化学反応。
  • 二相/多相解析用の特殊なシェル定式化。
• 流体力学
  • 定常および過渡流体力学解析。
  • 粘性流体の流れ（ニュートン流、カロー流、カロー・安田流、パウエル・アイリング流、クロス流）。
  • フロー安定化アルゴリズム。
  • 流体-固体相互作用 (FSI)
• 熱伝達
  • 定常および非定常線形熱伝達解析。
  • 等方性フーリエ材料。
  • 規定および初期温度境界条件、熱流束および対流熱流束、熱源。

FEBio は、ソルバー アルゴリズムのみを実装するコマンド ライン アプリケーションです。FEBio モデルの設定と結果の分析を支援するために、FEBio Studio ソフトウェアが開発されました。

FEBio Studio は、FEBio モデルの作成、実行、および解析を行う最新の開発プラットフォームです。ユーザーは、いくつかの CAD 形式 (BREP、STEP) を含むさまざまなファイル形式からジオメトリとメッシュをインポートでき、四面体メッシュ生成機能もいくつか備えています。ユーザーは、境界、荷重、接触条件を設定し、材料と解析パラメータを定義できます。モデルは、FEBio Studio インターフェイスから直接 FEBio で実行することも、xml 形式の FEBio 入力ファイルにエクスポートすることもできます。モデルはローカルで実行することも、リモート サーバーに送信することもできます。FEBio が完了したら、結果を FEBio Studio に直接ロードして視覚化および解析できます。

FEBio Studio では、サンプル モデル、FEBio Studio ウェビナーで使用されるモデル、FEBio コミュニティで共有されるモデルを提供するオンライン モデル リポジトリへのアクセスも提供されます。

FEBio Studio 以前は、ユーザーは PreView ソフトウェアを使用して FEBio モデルを設定し、PostView を使用して視覚化と分析を行っていました。FEBio Studio はこれら 2 つのソフトウェア パッケージを統合し、さらに多くの機能を提供するため、PreView および PostView ソフトウェアは廃止されたと見なされています。

PreView と PostView は FEBioStudio に置き換えられたため、現在アクティブな開発は行われていません。これらのソフトウェア パッケージをまだ使用しているユーザーは、FEBio Studio に切り替えることをお勧めします。

FEBioのサポートはさまざまな形で提供されています。理論マニュアルとユーザーマニュアルはインストールの一部として提供され、オンラインでも利用できます[4]。ユーザーはFEBioユーザーフォーラム[5]で質問したり、GitHubページでバグを報告したり、新機能のリクエストをしたりすることもできます。

• [6] FEBioソフトウェアページ
• [7] FEBioフォーラム
• [8] GitHub上のFEBioソースコード
• [9] FEBioがSimTKで紹介された
• [10] 2008年8月28日にWayback MachineにアーカイブされたFEBioはBiomedical Computation Reviewに掲載された。
• [11] GIBBON: MATLABのジオメトリと画像ベースのバイオエンジニアリングアドオン