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血管支架有限元分析是什么样的?

2022-3-22 9:34:21
血管支架有限元分析是什么样的?

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血管支架有限元分析是什么样

详细介绍

背景

  这些装置必须在高循环负荷下工作
  复杂的接触环境 a 与脉管接触 b 结构框架之间可能的自接触
  框架或者血管壁的不稳定或者屈曲

  分析方案

  对血管进行三维重建后得到原始的几何模型,血管支架选择了一个编制型的支架,分析的目的是通过有限元建模,证实在医院的实际工作中,采用有限元模型分析血管支架的力学性能是可行的,并且可以获得较高的分析精度以满足工程需要。
几何与网格模型在分析模型中主要包括三个部分,分别是血管、血管支架和压握工具

血管网格模型    


编制型心血管支架模型

  压握工具的有限元网格模型

  材料模型

  (略)

  计算步骤

整个的分析过程为 2 个分析步:

在第一分析步中,通过定义压握工具的径向位移,其位移大小为 X 毫米,对金属支架进行压握到目标位置。

第二步分析中,撤出压握工具,释放金属支架,让金属支架与血管内壁发生接触。


 计算结果与分析

Abaqus/Explicit 分析中,对模型进行分析计算。本案仅给出少部分结果供参考。




  结论

1,仿真分析的结果显示,血管在支架置入后的最大应力为 0.5873MPa。最大应力点位于支架和血管接触的末端。

2,支架在血管中的力学行为是非常复杂的,无论是边界条件还是材料参数,都需要准确参数或者更好的简化手段以得到满足医疗工程分析实际需要的分析结果。Abaqus 内部定义了的针对血管支架专业材料模型,并且在材料本构方面具有良好的开放性,为心血管支架的仿真提供了有效的分析手段。Abaqus 针对材料、几何、接触等非线性问题的计算能力,可以血管已经血管支架的力学行为。

3,采用 Abaqus 进行血管支架的仿真研究,可以减少实验次数,节省工作时间,降低实验费用。 


尿道支架有限元分析


支架有限元模型


模型细节

模型信息:
有限元求解器:Abaqus/Standard;
支架网格类型:六面体网格C3D8I,约14.5万;
单元尺寸:约0.1mm;为了保证计算精度,在支架厚度方向上布置6层网格。


                 扩张定型分析动画


尿道支架分析结果-压力脉动



尿道支架分析结果- 压力脉动疲劳寿命满足设计要求。


支架瓣叶疲劳仿真



                                                                                                        深蓝色为支架,绿色为瓣叶,红色为外裙边,黄色为内裙边,蓝色圆环为瓣环

最终用户诉求

压握:最大主应力(abs),压握面与支架的总接触合力,支架各节点的直径如图,压握后支架总高度
压握面卸载:支架节点直径,支架总长度,支架流入道节点到瓣环中面高度,如图
球囊扩张,支架接触到瓣环:最大主应力(abs),支架各节点的直径,支架高度,流入道节点到瓣环中面的高度
球囊泄压,支架回弹:支架各节点外径,支架高度
瓣叶在血压下启闭:瓣叶的最大主应力分布,支架的最大主应力分布,goodman疲劳结果


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