近年來,交叉學(xué)科的蓬勃興起引起眾多優(yōu)秀學(xué)者的關(guān)注。仿生學(xué)（Bionics）作為其中優(yōu)秀代表,立足于生物學(xué)和技術(shù)學(xué)的結(jié)合。力學(xué)仿生更是仿生學(xué)的一個積極應(yīng)用,其研究內(nèi)容主要包括兩大方面。其一是將靜力學(xué)知識應(yīng)用在生物體本構(gòu)模型與精細(xì)結(jié)構(gòu);其二是動力學(xué)知識應(yīng)用于生物體組成部分對于個體的相對運動和生物體在自然中的運動。隨著“機械工程與健康科學(xué)”作為1985年美國科學(xué)研究委員會生物工程小組提出的“當(dāng)前具有特別意義的一系列領(lǐng)域”之一,生物力學(xué)基礎(chǔ)理論的重要組成部分即生理循環(huán)系統(tǒng)機械模擬技術(shù)就已經(jīng)成為備受關(guān)注的重要課題。眾所周知,人體是最優(yōu)的進(jìn)化結(jié)構(gòu),因而人體血管是最優(yōu)結(jié)構(gòu)的輸流管路。本文在生物醫(yī)學(xué)與流體力學(xué)的交叉領(lǐng)域內(nèi)展開研究,將血管壁本構(gòu)模型下獨特而優(yōu)越的力學(xué)性質(zhì)應(yīng)用到現(xiàn)代輸流管路的動力學(xué)模型中。此研究既可以為臨床醫(yī)學(xué)對于心血管有關(guān)疾病的預(yù)防、診斷治療、監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支持,又可以為優(yōu)化仿生管路系統(tǒng)提供理論支持,為現(xiàn)代輸流管路起到減粘降阻、減噪降振起到可觀的作用。本文正文涵括6章。第1章主要闡述了本文的選題來源和研究意義,講明血管本構(gòu)模型的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀以及現(xiàn)代靜液輸流管路系統(tǒng)的起源和國外內(nèi)研究情... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

液壓管路與心血管路對比圖

?ricerri,Paolo[24]等人研究了非線性各向同性和各向異性材料的健康腦動脈的本構(gòu)關(guān)系以及流固耦合問題的數(shù)值模擬，探究了膠原纖維在對結(jié)構(gòu)整體力學(xué)表現(xiàn)的影響程度。Tian,L.[25]等人用八鏈正交各向異性元素模型，用各向同性新胡克模型來表征彈性蛋白。HChen和GS[26]建立了連續(xù)微結(jié)構(gòu)模型，既能如宏觀模型一樣體現(xiàn)良好的一致性又能預(yù)測微觀結(jié)構(gòu)應(yīng)力。KassabSkacelP和BursaJ[27]根據(jù)本構(gòu)模型和實驗數(shù)據(jù)，分析了纖維軟組織的體積壓縮系數(shù)和泊松比，彌補了近年來基于結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型未考慮到壓縮性相關(guān)的因素的不足。圖1.2動脈模型作為血管本構(gòu)模型的研究手段連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的發(fā)展，也經(jīng)歷了如下過程。馮元楨院士在《連續(xù)介質(zhì)力學(xué)》[28]一書中闡明笛卡爾張量所需的物理知識與數(shù)學(xué)知識，論述了應(yīng)力、應(yīng)變與本構(gòu)方程及場方程，是初學(xué)者的首眩黃筑平[29]在《連續(xù)介質(zhì)力學(xué)基捶中解釋了當(dāng)時存在爭論不休的基本且又重大的理論問題。北京交通大學(xué)王足博士[30]對張量函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)近似表達(dá)式及三種大變形彈塑性的差別進(jìn)行研究。軟體物質(zhì)的主要特性包括熵彈性、超彈性本構(gòu)關(guān)系、粘彈性本構(gòu)關(guān)系、多空彈性介質(zhì)本構(gòu)關(guān)系以及非牛頓流體本構(gòu)關(guān)系等，因此陳恩惠和楊錦鴻等人[31]研究了連續(xù)介質(zhì)理論對其性質(zhì)所起的重要意義。仲政和張曉龍[32]介紹了相關(guān)連續(xù)介質(zhì)理論建模和求解關(guān)于各領(lǐng)域中廣泛存在的傳質(zhì)-變形耦合問題、反應(yīng)-變形耦合問題及熱-化-力完全耦合問題。華北電力大學(xué)張曉莉博士[33]對各向異性連續(xù)截至孔型結(jié)構(gòu)給出解析方法。國外的學(xué)者A.E.Green和R.S.Rivlin[34]利用能量原理討論了多極應(yīng)力的本構(gòu)方程，給出了彈性介質(zhì)的顯式結(jié)果。DavidR.

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.3管路應(yīng)用場景國外的研究者們對管路的研究起始于19世紀(jì)，Joukowsky[41]作為其中優(yōu)秀的代表，做出了極大貢獻(xiàn)的。Pomeroy和RichardDtomg[42]通過在水平管道中流動的空氣和液體的實驗，確定了分層流動中存在的界面不穩(wěn)定性。A.S.Tijsseling和C.S.W.Lavooij[43]研究了壓力波動與管道運動的相互作用，提出了摩擦、泊松和耦合三種相互作用機理。JDeHart和G.W.M.Peters等人[44]研究了流體和管壁相互作用對瓣膜收縮功能的影響。提出了一種基于拉格朗日乘子的虛擬域方法來描述計算流體域內(nèi)的運動。TimonRabczuk和RobertGracie等人[45]介紹了沖擊載荷作用下壓裂結(jié)構(gòu)流固耦合的處理方法，采用Kirchhoff-Love殼理論耦合方法解決了針對高壓、低速流體的問題。R.L.Campbell和E.G.Paterson[46]提出并驗證了一種可拓展葉輪泵的性能計算方法，同時求解流體流動和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，OpenFOAM提供了流和網(wǎng)格運動求解器，并通過使用定點迭代的緊密耦合方法與結(jié)構(gòu)求解耦合。Yin,Lu等人[47]提出并驗證一種新的混合耦合(HC)算法，用于不可壓縮粘性流場的流固耦合(FSI)建模。Habchi,Charbel等人[48]采用分塊高斯-賽德爾隱式格式，采用分塊方法，建立了一個流固耦合求解器,采用有限體積法對流體流動問題進(jìn)行離散化，并采用自適應(yīng)時間步長。Sotiropoulos,Fotis和Yang,Xiaolei[49]所研究的浸入式邊界(IB)法具有處理任意復(fù)雜物理邊界的能力而不需要昂貴和繁瑣的動態(tài)網(wǎng)格重劃分，這兩種方法可細(xì)化為擴(kuò)散法和銳化界面法。Casquero,Hugo、Bona-Casas,Carles和Gomez,Hector[50]介紹了流體-結(jié)構(gòu)相互作用(FSI)的等幾何、浸入式和全隱式的計算方法，該方法側(cè)重于粘性不可壓縮流和非線性超彈性不可壓縮固體，數(shù)值解與理論分析結(jié)果在二維?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]面向數(shù)值仿真的胸主動脈力學(xué)性能研究及本構(gòu)模型優(yōu)化[D]. 李永生.復(fù)旦大學(xué) 2014
[5]面向活檢取樣的典型生物軟組織切削性能研究[D]. 高立營.山東大學(xué) 2012
[6]考慮流固耦合的管路系統(tǒng)振動噪聲及特性研究[D]. 李艷華.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中某些物理量的近似和大變形彈塑性定義的比較[D]. 王足.北京交通大學(xué) 2010
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碩士論文
[1]基于分?jǐn)?shù)階理論分形血管網(wǎng)中血液流動特性研究[D]. 任柳星.吉林大學(xué) 2019
[2]局部狹窄股動脈中脈動流的流動特性數(shù)值模擬及試驗研究[D]. 高美紅.吉林大學(xué) 2017
[3]動脈血管力學(xué)模型及損傷機制研究[D]. 胡文超.重慶大學(xué) 2016



本文編號：3364116