本文關(guān)鍵詞：熱致形狀記憶聚合物血管支架有限元分析

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【摘要】：形狀記憶聚合物(SMP)作為新型智能材料,由于其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng),具有廣闊的應(yīng)用前景。自膨脹型形狀記憶聚合物血管支架是形狀記憶聚合物在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用,但是由于血管支架本身形狀和服役環(huán)境的復(fù)雜性,使得常規(guī)方法對(duì)支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)非常困難。通過有限元方法可以方便地對(duì)血管支架介入血管的過程進(jìn)行仿真模擬,通過改變幾何參數(shù)和材料參數(shù),討論不同設(shè)計(jì)方案之間的優(yōu)劣,實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要工作如下：1)基于粘彈性高分子理論和時(shí)溫等效原理,建立能更準(zhǔn)確描述玻璃型熱致形狀記憶聚合物形狀記憶行為的時(shí)溫等效方程；對(duì)玻璃型熱致形狀記憶聚合物的形狀記憶過程進(jìn)行模擬,通過與Tobushi等進(jìn)行的形狀記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明：改進(jìn)后的本構(gòu)模型對(duì)加載、降溫和卸載三步的模擬效果很好,但在自由回復(fù)階段,該本構(gòu)模型未考慮不可恢復(fù)應(yīng)變。2)對(duì)Barot本構(gòu)模型中的結(jié)晶度演化方程進(jìn)行了合理簡化,對(duì)Kim等的形狀記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明：簡化后的本構(gòu)模型對(duì)形狀記憶過程模擬的整體效果很好；當(dāng)最大加載應(yīng)變較小時(shí),對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的趨勢(shì)模擬不夠準(zhǔn)確；隨著最大加載應(yīng)變的增大,對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變曲線的趨勢(shì)模擬越來越準(zhǔn)確；隨著最大加載應(yīng)變的增加,對(duì)應(yīng)力的模擬誤差逐漸增大；對(duì)低溫下臨時(shí)固定的應(yīng)變的模擬,隨著最大加載應(yīng)變的增大,準(zhǔn)確度逐漸降低；升溫后,該本構(gòu)模型未考慮不可恢復(fù)應(yīng)變。3)建立玻璃型熱致形狀記憶聚合物血管支架有限元模型,模擬了血管支架介入血管的熱力學(xué)過程,討論血管支架厚度對(duì)支架支撐性能的影響。結(jié)果表明：支架厚度會(huì)影響支架對(duì)血管的支撐效果：厚度太薄支架容易發(fā)生變形失穩(wěn),減弱支架的支撐能力；隨著支架厚度的增加,撐開形狀越均勻,越不容易發(fā)生變形失穩(wěn),支撐效果越好；支架的柔順性則隨著厚度的增加而降低。因此,支架的厚度選擇要適中,這樣可兼顧撐開性能和柔順性能。4)建立結(jié)晶型熱致SMP血管支架有限元模型,模擬血管支架介入血管的熱力學(xué)過程。討論血管支架的材料參數(shù)對(duì)支架支撐性能的影響。結(jié)果表明：血管徑向撐開位移與可逆相模量和結(jié)晶度沒有關(guān)系,而隨著固定相模量的增大而增大：支架的臨時(shí)形狀固定能力隨著固定相模量的增大而減小,隨著可逆相的模量和結(jié)晶度的增大而增大。由此得出,更大的固定相模量,更大的可逆相和固定相模量的相對(duì)比值和更高的結(jié)晶度會(huì)使得支架介入血管過程的治療效果更佳。
【關(guān)鍵詞】：形狀記憶聚合物 玻璃型形狀記憶聚合物 結(jié)晶型形狀記憶聚合物 本構(gòu)模型 血管支架 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318.11;TB381
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 研究意義11-12
• 1.2 形狀記憶聚合物概述12-15
• 1.2.1 形狀記憶聚合物的分類12
• 1.2.2 形狀記憶行為12-14
• 1.2.3 形狀記憶機(jī)理14-15
• 1.3 熱致形狀記憶聚合物本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 宏觀力學(xué)本構(gòu)模型15
• 1.3.2 細(xì)觀力學(xué)本構(gòu)模型15-16
• 1.3.3 多尺度本構(gòu)模型16
• 1.4 血管支架研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 血管支架介入術(shù)的起源與發(fā)展16-17
• 1.4.2 血管支架的分類17-19
• 1.4.3 有限元方法在血管支架研究中的應(yīng)用19
• 1.5 已有研究工作的不足19
• 1.6 本文的主要工作19-21
• 第2章 大變形熱致SMP本構(gòu)模型及其有限元驗(yàn)證21-46
• 2.1 熱致SMP本構(gòu)模型21-29
• 2.1.1 玻璃型熱致SMP本構(gòu)模型21-24
• 2.1.2 結(jié)晶型熱致SMP本構(gòu)模型24-29
• 2.2 熱致SMP本構(gòu)模型有限元實(shí)現(xiàn)29-35
• 2.2.1 玻璃型熱致SMP本構(gòu)模型的有限元實(shí)現(xiàn)29-32
• 2.2.2 結(jié)晶型熱致SMP本構(gòu)模型的有限元實(shí)現(xiàn)32-35
• 2.3 有限元驗(yàn)證35-44
• 2.3.1 幾何模型35
• 2.3.2 材料參數(shù)35-38
• 2.3.3 形狀記憶載荷步38-39
• 2.3.4 邊界條件和載荷39
• 2.3.5 參數(shù)分析和討論39-44
• 2.4 本章小結(jié)44-46
• 第3章 玻璃型熱致SMP血管支架有限元模擬46-64
• 3.1 血管支架有限元模擬簡介46-47
• 3.1.1 血管支架有限元分析的優(yōu)勢(shì)46
• 3.1.2 熱致SMP血管支架熱力學(xué)行為描述46-47
• 3.2 玻璃型熱致SMP血管支架植入過程有限元模擬47-63
• 3.2.1 幾何模型47-49
• 3.2.2 血管支架本構(gòu)模型和材料參數(shù)49
• 3.2.3 血管本構(gòu)模型和材料參數(shù)49-51
• 3.2.4 血管支架介入血管過程加載步設(shè)置51
• 3.2.5 血管支架與血管之間的接觸設(shè)置51
• 3.2.6 邊界條件和載荷51-53
• 3.2.7 血管支架介入血管過程模擬和分析53-57
• 3.2.8 血管支架幾何參數(shù)對(duì)介入過程的影響分析57-63
• 3.3 本章小結(jié)63-64
• 第4章 結(jié)晶型熱致SMP血管支架有限元模擬64-76
• 4.1 結(jié)晶型熱致SMP血管支架有限元模擬簡介64-65
• 4.1.1 結(jié)晶型熱致SMP血管支架變形行為特點(diǎn)64
• 4.1.2 不同類型熱致SMP血管支架對(duì)比分析64-65
• 4.2 結(jié)晶型熱致SMP血管支架植入過程有限元模擬65-75
• 4.2.1 幾何模型和材料參數(shù)65
• 4.2.2 血管支架介入血管過程加載步設(shè)置65-66
• 4.2.3 接觸、邊界條件和載荷66
• 4.2.4 血管支架介入血管過程模擬66-70
• 4.2.5 血管支架材料參數(shù)對(duì)介入過程的影響分析70-75
• 4.3 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文86

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