Biomechanical modeling has a wide range of applications in the medical field, including in diagnosis, treatment planning and tissue engineering. The key to these predictive models are appropriate constitutive equations that can capture the stress-strain response of materials. While most applications rely on hyperelastic formulations, experimental evidence of viscoelastic responses in tissues and new numerical techniques has spurred the development of new viscoelastic models. Classical as well as fractional viscoelastic formulations have been proposed, but it is often difficult from the practitioner perspective to identify appropriate model forms. In this study, a systematic examination of classical and fractional nonlinear isotropic viscoelastic models is presented (consider six primary forms). Consideration is given for common testing paradigms, including varying strain or stress loading and dynamic conditions. Models are evaluated across model parameter spaces to assess the range of behaviors exhibited in these different forms across all tests. Similarity metrics are introduced to compare thousands of models, with exemplars for each type of model presented to illustrate the response and behavior of different model variants. The parameter analysis does not only identify how the models can be tailored, but also informs on the model complexity and fidelity. These results illustrate where these common models yield physical and non-physical behavior across a wide range of tests, and provide key insights for deciding on the appropriate viscoelastic modeling formulations.

生物力学建模在医学领域具有广泛的应用，包括诊断，治疗计划和组织工程。这些预测模型的关键是可以捕获材料的应力-应变响应的适当的本构方程。尽管大多数应用都依赖于超弹性公式，但组织中的粘弹性响应的实验证据和新的数值技术刺激了新的粘弹性模型的开发。已经提出了经典的以及分数形式的粘弹性制剂，但是从从业者的角度来看，通常难以确定合适的模型形式。在这项研究中，提出了对经典和分数非线性各向同性粘弹性模型的系统检查（考虑六个主要形式）。考虑了常见的测试范例，包括变化的应变或应力载荷以及动态条件。在模型参数空间之间评估模型，以评估在所有测试中以这些不同形式展示的行为范围。引入了相似性度量标准以比较数千个模型，并给出每种模型类型的示例以说明不同模型变体的响应和行为。参数分析不仅可以确定如何定制模型，还可以告知模型复杂性和保真度。这些结果说明了这些常见模型在广泛的测试中产生物理和非物理行为的地方，并为确定合适的粘弹性建模公式提供了重要见解。在模型参数空间之间评估模型，以评估在所有测试中以这些不同形式展示的行为范围。引入了相似性度量标准以比较数千个模型，并给出每种模型类型的示例以说明不同模型变体的响应和行为。参数分析不仅可以确定如何定制模型，还可以告知模型复杂性和保真度。这些结果说明了这些常见模型在广泛的测试中产生物理和非物理行为的地方，并为确定合适的粘弹性建模公式提供了重要见解。在模型参数空间之间评估模型，以评估在所有测试中以这些不同形式展示的行为范围。引入了相似性度量标准以比较数千个模型，并给出每种模型类型的示例以说明不同模型变体的响应和行为。参数分析不仅可以确定如何定制模型，还可以告知模型复杂性和保真度。这些结果说明了这些常见模型在广泛的测试中产生物理和非物理行为的地方，并为确定合适的粘弹性建模公式提供了重要见解。并针对每种类型的模型提供了示例，以说明不同模型变体的响应和行为。参数分析不仅可以确定如何定制模型，还可以告知模型复杂性和保真度。这些结果说明了这些常见模型在广泛的测试中产生物理和非物理行为的地方，并为确定合适的粘弹性建模公式提供了重要见解。并针对每种类型的模型提供了示例，以说明不同模型变体的响应和行为。参数分析不仅可以确定如何定制模型，还可以告知模型复杂性和逼真度。这些结果说明了这些常见模型在广泛的测试中产生物理和非物理行为的地方，并为确定合适的粘弹性建模公式提供了重要见解。