Ti-Ni合金血管支架的有限元分析和疲劳性能研究

发布时间：2020-07-06 13:13

【摘要】：随着工业化程度的发展,生态环境的改变,血管疾病发病率不断增加,主动脉病变形成夹层,夹层不断扩大导致血管出现假腔,造成患者胸痛甚至死亡,已经严重影响人们的身体健康。在人体病变血管部位植入Ti-Ni形状记忆合金血管覆膜支架已经成为一种重要的治疗手段,支架支撑血管布使之贴合在主动脉破损内膜部位,可以有效阻止血液渗入假腔,保证血液的正常供应。显著的治疗效果使之需求量不断增大,如何提高支架的性能逐渐成为关注热点。支架在血管中长期受到血管脉动载荷,要求支架必须要有优秀的抗疲劳性能,但是支架的特殊结构使其在现实中的力学以及疲劳性能研究比较复杂,因而利用有限元研究分析血管支架成为了研究重点。本课题研究目标是利用有限分析方法,对有研亿金新材料公司的Ti-Ni合金胸主动脉编织血管支架进行研究分析,采用Ansys软件对血管支架进行压缩状态模拟以及工作状态模拟,根据Goodman准则评价不同结构参数支架的疲劳性能,指导改进支架的设计方向,从而使得支架的研究工作更加科学化,并选出最危险支架进行体外疲劳试验予以验证。分析有限元模拟结果可以发现有限元模型中采用的模型单元和材料参数能够准确的反应出支架所用合金丝的力学信息；通过分析支架应力分布情况,可以发现最大等效应力位于支架弯折部位的内侧,支架压缩变形后在此处的变形量最大,因而应力值最大,表明支架在工作时在该处最容易发生因疲劳而导致的断裂失效。通过分析支架在压缩状态下的应力分布情况,可以发现对于丝径0.40mm、 0.45mm、0.55mm的支架来说,其最大等效应力随着外径的扩大而增大,在压缩量相同的情况下外径越大的支架变形量越大,外径越大越不利于支架的疲劳安全性,在设计大外径支架时应改变其他结构参数以控制其变形量。将支架在工作状态下的平均应力和交变应力值代入到Goodman图中,发现所有的点都在曲线的下方,理论上说明现有支架产品是合理的；对支架进行体外疲劳试验,经3.8亿次循环均未发现断裂纹路、腐蚀痕迹,证明了支架的安全性,从而验证了有限元分析结果的合理性。通过对比不同结构参数对支架安全因子的影响可以发现,在控制丝径以及头数变量一定的情况下,支架外径越大,其安全因子越小；当支架的丝径以及头数变化时,三个因素可能存在交互作用关系。
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R54;R318.11

【参考文献】