网站导航免费论文 原创论文 论文搜索 定作论文 网学软件 学术大家 资料中心 会员中心 问题解答 定作论文 论文素材 设计下载 最新论文 下载排行 论文上传 在线投稿 联系我们
返回网学首页
最新论文 推荐专题 热门论文 素材专题
当前位置: 网学 > 设计资源 > 可用论文 > 正文
浅谈镍钛合金血管支架结构参数对疲劳影响
来源:Http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 佚名 来源: 网络 发布时间: 12/05/02

 

 

1 引 言

镍钛合金材料的血管支架作为一种新的介入产品来治疗动脉血管疾病已经越来越普遍了,它可以有效地缓解血管损伤,防止血管内再狭窄,恢复血液顺利的流动。但是根据国外的临床研究显示,镍钛合金血管支架的断裂情况有时也会发生。这主要与支架在体内的周期性循环变形有关,尤其是随血管脉动压的影响产生脉动疲劳。美国FDA和欧盟对有限元分析用于血管支架的疲劳寿命提出明确的要求[1-2]Pelton等人对菱形的镍钛合金支架的疲劳进行了很多研究,发现只要支架的最大主应变的应变幅值低于0.4%就能满足支架在体内10年的寿命。虽然由于镍钛合金的复杂的力学性能使国际上对镍钛合金血管支架的疲劳寿命评价还不太成熟,但是设计人员可以通过减小支架的最大主应变的应变幅值来不断的减小支架疲劳的可能性,从而延长支架的寿命。而在所有的支架结构参数中,支撑筋的宽度、长度和厚度对支架在血管中的应变变化起主要的影响。

支架在血管中的力学行为是非常复杂的,以前在实验室模拟这样的力学环境并不十分准确和方便,有限元方法是一个十分方便和高效的手段。本文就是模拟了不同结构参数的支架在相同的血管模型中释放和伴随血管做脉动循环的力学行为。通过对比支架间的最大主应变的应变幅值来观察什么样的结构参数有利于支架在血管中延长寿命。

2 有限单元法分析

有限元方法分析需要提供的信息包括:支架、血管和压握工具的几何模型,它们的材料性能,以及施加准确边界条件和载荷

2.1几何模型

在每一个分析模型中都包含血管支架、血管和压握工具三个部件。本文中的自膨胀支架由Nitinol管材激光切割而成,经过多次扩张和热处理成型,成型的支架内径为8mm。支架几何模型主要由连接部分和支撑环部分组成,每个支撑环都是由15个周向重复的V型支撑筋组成,如图1所示。而这些相同的V型支撑筋的结构参数就是影响支架疲劳寿命的主要因素

 

图1 支架的几何模型(a)“V型支撑筋”(b)轴向简化支架

七个不同支架的V型支撑筋结构参数如表2所示,ABBBBBCBB这三种支架宽度和厚度相同只有长度变化依次为1.7mm、1.9mm和2.1mmBABBBBBCB这三种支架长度和厚度相同只有宽度变化依次为0.12mm、0.135mm和0.15mmBBABBBBBC这三种支架是长度和宽度相同只有厚度变化依次为0.155mm、0.175mm和0.195mm。支架结构是轴向重复的结构,简化的模型取其中的两环。支架网格取C3D8I单元类型,在每个支撑筋和连接筋的宽度、厚度上的单元密度都为4。本文把血管简化成圆柱形等壁厚结构,轴向长度与支架相同,一般的血管厚度为直径的1/10,取血管直径6mm、壁厚0.6mm。血管网格为C3D8H单元类型,这种单元类型能准确模拟血管这种不可压缩材料。压握工具的单元类型为面单元SFM3D4R。本文的仿真在有限元软件Abaqus中进行,用ABAQUS/STD求解器和拟合镍钛合金超弹性的用户自定义材料子程序求出结果。

表1 镍钛合金支架和血管模型的材料参数

材料

材料常数

镍钛

合金

40000Mpa

32000Mpa

0.33

0.045

400Mpa

500Mpa

140Mpa

50Mpa

血管(MPa

0.0189

0.00275

0.59043

0.00275

0

2.2 材料

血管组织可以简化为等方的超弹性材料,用三阶的Mooney-Rivlin超弹性本构方程模拟,血管模型的polynomial应变能密度方程可以写成公式1的形式:

    (1)

方程中的超弹性常数见表1。在Abaqus软件中用用户自定义的镍钛合金超弹性力学行为的材料子程序的编写,是基于如图2所示的单轴应力-应变特性。本文中对应的材料参数使用的是被激光切割成血管支架的镍钛合金管材经过实际加工成型处理后的单轴拉伸数据拟合而成。表1显示的是模拟镍钛合金超弹性材料的

 

网学推荐

免费论文

原创论文

浏览:
设为首页 | 加入收藏 | 论文首页 | 论文专题 | 设计下载 | 网学软件 | 论文模板 | 论文资源 | 程序设计 | 关于网学 | 站内搜索 | 网学留言 | 友情链接 | 资料中心
版权所有 电话:013574892963 QQ:3710167 邮箱:Educs@163.com 网学网 [Myeducs.cn] 您电脑的分辨率是 像素
Copyright 2008-2015 Www.myeducs.Cn All Rights Reserved
湘ICP备09003080号