基于Abaqus的血管内支架疲劳强度分析

发布时间：2017-09-01 00:35

  本文关键词：基于Abaqus的血管内支架疲劳强度分析

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【摘要】：近年来，随着媒体频频爆出不锈钢支架在使用和植入过程中发现断裂的事件，这引起了越来越多的人关注支架的优化设计和疲劳强度方面的研究。研究者采用优化支架的结构和参数化设计来提高其疲劳强度，从而增加支架疲劳寿命以及避免疲劳断裂所带来的不良影响。 本文应用ABAQUS有限元分析软件，对不锈钢血管支架进行压握扩张及脉流载荷作用下的模拟分析，，根据计算结果分析支撑体长度、宽度及圆弧曲率半径对支架最大等效应力应变和力学性能的影响规律，并使用Goodman准则评价支架在体内工作时的疲劳强度，从而揭示支撑体长度、宽度及圆弧曲率半径对其疲劳安全系数的影响规律。 研究结果表明：随着支撑体长度或圆弧曲率半径的增加，支架的径向回弹率有增加的趋势，而支架的轴向缩短率和扩张不均匀性有降低的趋势；随着支撑体宽度的增加，支架的径向回弹率有降低的趋势，而支架的轴向缩短率和扩张不均匀性有增加的趋势。在扩张过程中，支撑体长度与最大等效应力成反比；支撑体宽度与最大等效应力成正比；圆弧曲率半径与最大等效应力成反比。 将三种参数九个支架在脉流循环载荷作用下的平均应力和应力幅的点绘制到Goodman极限应力线图中，可以看出支架的所有节点均处于极限应力线下方，理论上说明这些支架在人体内工作时不会发生疲劳断裂。有限元结果显示：随着支撑体长度、宽度或圆弧曲率半径的增加，支架抵抗变形能力在增强，最大平均应力和应力幅有上升的趋势，疲劳强度有下降的趋势。在血管内的脉流循环载荷作用下，支撑体长度、宽度及圆弧曲率半径均与疲劳安全系数成反比关系，其中支撑体宽度对疲劳安全系数的影响最大，圆弧曲率半径次之，支撑体长度最小。 基于上述对支架疲劳强度的分析，有限元软件可以模拟血管支架在人体内的工作情况，初步得知支架在静态扩展和动态加载过程的应力分布状况，并以减小最大等效应力为目标，通过研究结构参数与其疲劳强度之间的关系，为支架的优化设计提供理论依据。
【关键词】：血管支架 有限元法 疲劳强度 疲劳寿命 安全系数
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 血管内支架介入术的发展和现状9-11
• 1.2.1 血管内支架介入术的起源9
• 1.2.2 PTCA 手术治疗术9-10
• 1.2.3 PTCA 术后再狭窄和支架介入术10-11
• 1.3 血管内支架的发展及分类11-12
• 1.3.1 金属裸支架到药物涂层支架11
• 1.3.2 支架的分类11-12
• 1.4 有限元方法介绍及应用12-14
• 1.4.1 有限元方法的介绍12-13
• 1.4.2 有限元方法的应用13-14
• 1.5 血管内支架的疲劳14-15
• 1.5.1 血管内支架的疲劳要求14-15
• 1.5.2 血管内支架的有限元分析15
• 1.6 本文的选题意义和研究内容15-18
• 1.6.1 选题意义15-16
• 1.6.2 研究内容16-18
• 第二章 支架有限元模型及性能的评价18-32
• 2.1 几何模型18-20
• 2.2 材料模型20-21
• 2.3 有限元模型21-25
• 2.4 边界条件25-27
• 2.5 载荷定义27-28
• 2.6 分析步骤28
• 2.7 支架力学性能和疲劳性能的评价28-31
• 2.7.1 支架力学性能的评价28-29
• 2.7.2 支架疲劳性能的评价29-30
• 2.7.3 支架疲劳强度的计算30-31
• 2.8 小结31-32
• 第三章 支撑体长度对支架疲劳强度的影响32-40
• 3.1 支架模型32-33
• 3.2 有限元结果分析33-39
• 3.2.1 支撑体长度对支架压握扩张的影响33-37
• 3.2.2 支撑体长度对支架疲劳强度的影响37-39
• 3.3 小结39-40
• 第四章 支撑体宽度对支架疲劳强度的影响40-48
• 4.1 支架模型40
• 4.2 有限元结果分析40-47
• 4.2.1 支撑体宽度对支架压握扩张的影响40-45
• 4.2.2 支撑体宽度对支架疲劳强度的影响45-47
• 4.3 小结47-48
• 第五章 圆弧曲率半径对支架疲劳强度的影响48-55
• 5.1 支架模型48
• 5.2 有限元结果分析48-54
• 5.2.1 曲率半径对支架压握扩张的影响48-53
• 5.2.2 曲率半径对支架疲劳强度的影响53-54
• 5.3 小结54-55
• 第六章 结论55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 作者简介62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：768896