镁合金血管支架降解过程中的生物力学性能分析

发布时间：2017-09-28 15:11

  本文关键词：镁合金血管支架降解过程中的生物力学性能分析

  更多相关文章： 镁合金 可降解支架 有限元分析 Vo n Mimes应力 等效塑性应变 柔顺性

【摘要】：镁合金血管支架在体内随着降解的发生其机械性能不断发生改变,而机械性能是衡量支架是否可临床应用的重要标准,因此有效评价可降解镁合金血管支架在体内腐蚀过程中的机械性能极其重要。本文通过材料试验和有限元分析方法相结合,对生物可降解镁合金血管支架腐蚀过程中的生物力学性能进行分析研究。选取AZ9 1D镁合金试件,在Hank’s模拟体液浸泡不同时间后,采用静态失重法和电化学法测量镁合金腐蚀性能,利用扫描电镜观测镁合金腐蚀形貌,通过拉伸试验测得镁合金腐蚀过程中的材料参数。试验结果表明,在Hank’s模拟体液中,AZ91 D镁合金表面发生点蚀,随着浸泡时间的延长,镁合金耐腐蚀性先增大后减小,弹性模量、抗拉强度都不同程度地减小了。根据试验测得的参数,建立降解过程中镁合金血管支架有限元模型。分析镁合金血管支架降解过程中支架的Vo n Mises应力、等效塑性应变以及支架的柔顺性。有限元分析结果表明,支架的Vo n Mises应力和等效塑性应变随着降解的发生而不断减小;最大Vo n Mises应力与其材料的抗拉强度的比值也不断减小,表明支架在降解过程中能够确保其强度安全,保持支架结构稳定性;最大Vo n Mises应力和等效塑性应变一直发生在支架支撑筋圆弧内侧,说明此处为支架危险位置;随着支架降解的发生,支架柔顺性越来越好,但支架发生弯曲时结构变形越来越不均匀,要提高支架柔顺性能,必须对连接筋的几何形状进行优化。本文研究发现,镁合金血管支架降解过程中主要是支架尺寸的改变导致了其生物力学性能的变化,但在降解过程中支架仍能够满足强度要求,并保持其结构稳定性。这些可以为研制可临床应用的镁合金支架提供依据,为镁合金支架结构优化设计提供参考。
【关键词】：镁合金 可降解支架 有限元分析 Vo n Mimes应力 等效塑性应变 柔顺性
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.01
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 介入手术治疗心血管疾病10-15
• 1.1.1 血管疾病常见类型10-13
• 1.1.2 介入治疗13-15
• 1.2 支架分类15-17
• 1.3 医用镁合金及镁合金支架17-18
• 1.3.1 医用镁合金17
• 1.3.2 镁合金支架17-18
• 1.4 有限单元法在血管支架设计及性能分析的应用18-19
• 1.5 论文选题意义及主要内容19-20
• 第二章 AZ91D镁合金在Hank’s体液中降解的实验研究20-30
• 2.1 实验设备20
• 2.1.1 实验样品、溶液20
• 2.1.2 实验仪器20
• 2.2 镁合金腐蚀实验20-22
• 2.2.1 静态失重腐蚀21
• 2.2.2 电化学腐蚀21-22
• 2.3 拉伸试验22-24
• 2.4 实验结果与结论24-29
• 2.4.1 AZ91D在Hank’s模拟体液中的腐蚀速率和腐蚀形貌分析24-26
• 2.4.2 AZ91D镁合金不同浸泡时间的极化曲线及电化学阻抗谱26-28
• 2.4.3 AZ91D在Hank’s模拟体液腐蚀过程中的力学性能分析28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 支架压握、回弹及扩张过程有限元分析30-48
• 3.1 支架力学有限元分析理论基础30-31
• 3.1.1 支架力学分析中的非线性问题30-31
• 3.1.2 非线性有限单元分析法31
• 3.2 支架变形过程中的弹塑性力学基本理论31-33
• 3.2.1 弹塑性力学基本假设31-32
• 3.2.2 弹塑性力学基本方程32-33
• 3.3 建模软件介绍33-34
• 3.3.1 Pro/Engineer软件简介33
• 3.3.2 ABAQUS软件介绍33-34
• 3.4 模型建立34-39
• 3.4.1 支架几何模型34-35
• 3.4.2 支架材料模型35-36
• 3.4.3 有限单元分析模型36-37
• 3.4.4 接触和边界条件37
• 3.4.5 求解控制37-38
• 3.4.6 模拟方案38-39
• 3.5 结果与讨论39-47
• 3.5.1 腐蚀过程中支架力学性能有限元分析39-46
• 3.5.2 腐蚀过程中改变支架尺寸和材料参数的有限元分析46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 支架柔顺性分析48-62
• 4.1 模拟方案49-50
• 4.2 模型建立50-53
• 4.2.1 有限元分析模型50-52
• 4.2.2 边界条件52
• 4.2.3 求解控制52-53
• 4.3 结果与讨论53-59
• 4.3.1 不同连接筋支架的柔顺性分析53-57
• 4.3.2 不同尺寸支架的柔顺性分析57-59
• 4.3.3 影响支架柔顺性的因素分析59
• 4.4 本章小结59-62
• 结论与展望62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 攻读学位期间发表的学术论文72

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