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血管支架服役期强度及疲劳性能分析

2020-12-08阅读(764)

血管支架服役期强度及疲劳性能分析

论文摘要

血管支架介入术作为治疗心血管疾病最有效的治疗手段重要性逐年提高。目前,在支架治疗血管疾病领域,主要研究支架系统的材料、结构和植入安装过程,而对于患处支架系统服役状态下分析尚且不足。因此,对服役期支架强度及疲劳分析将会对治疗后患处有更深入的把控。应用了有限元法分析支架植入的狭窄恢复情况,此外,讨论了支架系统与血液流场耦合,并且将变化的流场载荷作为支架服役期状态下性能分析新的关键因素。具体内容为:通过对植入阶段支架组合模型的数值模拟,对比镁合金和不锈钢材料支架,发现两种材料支架的极大值应力点和危险点均在支撑体内表面附近区域,由此得到回弹率和狭窄率等相应参数的变化;分析流固耦合过程的组合模型中支架为变形后几何,讨论速度、压力和壁面剪应力等血流参数角度对支架植入的恢复效果和隐患,得到血流载荷作用下支架上应力分布最值作为疲劳分析的载荷幅值;通过将作用在变形后支架上的血液载荷作为疲劳分析交变载荷,拟合SN曲线进行疲劳寿命和损伤位置预测,得出在不考虑血流腐蚀情况下镁合金和不锈钢两种材料的寿命均在人体使用安全寿命以上;优化对比分析表面粗糙度、过载灵敏度、残余应力和算法修正等情况对寿命评估的影响。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题研究背景
  •   1.2 血管支架的简介与分类
  •     1.2.1 支架简介
  •     1.2.2 支架简要分类
  •   1.3 血管支架的国内外研究现状
  •     1.3.1 支架扩张性能和材料方面
  •     1.3.2 支架植入过程对血流动力学影响
  •     1.3.3 支架植入效果与疲劳性能的研究
  •   1.4 本课题的研究意义和内容
  •     1.4.1 研究意义
  •     1.4.2 研究内容
  • 第2章 基本理论阐述
  •   2.1 非线性问题简述
  •     2.1.1 几何非线性
  •     2.1.2 材料非线性
  •     2.1.3 接触状态非线性
  •     2.1.4 非线性求解器对比
  •   2.2 流固耦合基础
  •   2.3 几何模型建立基础
  •     2.3.1 支架球囊
  •     2.3.2 血管构成
  •   2.4 疲劳相关理论
  •     2.4.1 疲劳概念
  •     2.4.2 疲劳分析流程
  •     2.4.3 应力疲劳分析
  •   2.5 本章小结
  • 第3章 支架植入过程及流固耦合有限元分析
  •   3.1 支架、球囊、斑块和血管壁组合模型建立
  •     3.1.1 模型尺寸参数
  •     3.1.2 模型材料参数
  •     3.1.3 模型计算参数
  •   3.2 支架植入效果分析
  •     3.2.1 模型变形分析
  •     3.2.2 应力分析
  •   3.3 血管及支架服役期流固耦合数值模拟
  •     3.3.1 直动脉血管建模
  •     3.3.2 计算参数设定
  •   3.4 结果分析
  •     3.4.1 速度分析
  •     3.4.2 壁面剪切力分析
  •     3.4.3 压力分析
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 血管支架疲劳性能分析
  •   4.1 FE-SAFE疲劳分析软件介绍
  •   4.2 疲劳分析设置
  •     4.2.1 S-N曲线
  •   4.3 疲劳分析结果
  •     4.3.1 血液载荷单独作用分析
  •     4.3.2 血液载荷作用下残余应力影响分析
  •     4.3.3 载荷灵敏度
  •     4.3.4 表面处理影响
  •     4.3.5 软件算法影响
  •   4.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张洪鹏

    导师: 李鸿

    关键词: 血管支架,有限元分析,流固耦合,应力,寿命

    来源: 哈尔滨工程大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,医药卫生科技

    专业: 力学,生物医学工程

    单位: 哈尔滨工程大学

    分类号: R318.08;O346.2

    总页数: 69

    文件大小: 4685K

    下载量: 75

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