血管支架表面织构设计及其力学性能分析

发布时间：2017-05-30 17:08

  本文关键词：血管支架表面织构设计及其力学性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会的进步和生活水平的不断提高,心血管疾病的发病率和死亡率均居各类疾病死因的首位,心血管疾病给人们带来的危害不容忽视。血管支架介入治疗是临床治疗动脉狭窄的主要方法。血管支架材料一般以医用金属材料为主,金属支架置入血管后,血液大分子成分易粘附在支架材料表面从而诱发新的血栓形成,造成支架内再狭窄的问题,其后果同样不容忽视。在血管支架表面进行设计并加工表面织构,既能够改善支架近内壁面的血流特性,也能够提高材料表面的疏水性能,从而提高材料表面抗粘附作用,降低支架内再狭窄率,但具有表面织构的血管支架力学性能如何,本文展开了系统地分析与研究。依据表面织构具有改变材料表面润湿性和血液流动特性等特点,在血管支架表面创新设计了不同的表面织构,如圆形凹坑、方形凹坑和正六边形凹坑等形状,采用Pro/E 5.0建立了其有限元力学模型,通过计算和分析获得了表面织构参数对润湿性的影响规律。利用有限元软件ANSYS 14.5和ANSYS Workbench对无表面织构和有不同表面织构的血管支架的力学性能进行了有限元分析,对比分析了无表面织构和有不同参数表面织构的血管支架的力学性能,获得了综合力学性能较好的表面织构血管支架。本文的研究工作和结果如下：(1)对于Wenzel模型,通过理论计算推导得出了在深径比相同时,三种典型形状凹坑表面织构的面积率越大,对于材料表面的疏水性有促进作用。对于Cassie模型,润湿性与不同形状的表面织构的深径比无关,表面织构的面积率增大,疏水表面则更疏水。(2)有限元分析结果表明,在相同加载且弯曲变形在弹性变形的范围内时,具有圆形凹坑、方形凹坑及正六边形凹坑的表面织构的血管支架的柔顺性比无表面织构的血管支架的柔顺性都要好,面积率为16.4%的正六边形凹坑表面织构的血管支架在所研究的血管支架柔顺性计算结果中所产生的变形位移较大,即柔顺性较好。(3)对比分析了无表面织构的血管支架的扩张变形性能,有织构的YX-Ⅰ型、FX-Ⅱ型、FX-Ⅲ型血管支架的径向反弹率,轴向伸缩率和残余应力均要小于无表面织构的血管支架,也就是说有织构的YX-Ⅰ型、FX-Ⅱ型、FX-Ⅲ型血管支架比无表面织构的血管支架的扩张变形性能要好。此外,还综合分析了有和无表面织构的血管支架的柔顺性和扩张变形性能,结果表明,面积率为4.74%的方形凹坑阵列的表面织构的血管支架力学性能较好。本文的研究结果为研制具有高抗凝功能和良好的力学性能血管支架提供了技术参考。
【关键词】：血管支架 表面织构 力学性能 润湿性 柔顺性 扩张变形性能
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306;R318.11;R54
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题来源9
• 1.2 研究背景及意义9-10
• 1.3 血管支架的研究现状10-15
• 1.3.1 血管支架的种类10-12
• 1.3.2 血管支架的加工方法12-13
• 1.3.3 血管支架性能及要求13-14
• 1.3.4 有限元分析方法在血管支架研究中的应用14-15
• 1.4 表面织构的研究现状15-18
• 1.4.1 表面织构15-17
• 1.4.2 表面织构的应用17-18
• 1.5 本文的主要内容18-20
• 第2章 弹塑性力学基础理论及非线性有限元方法20-27
• 2.1 弹塑性力学基础理论20-23
• 2.1.1 基本变量20-21
• 2.1.2 基本方程21-23
• 2.1.3 边界条件23
• 2.2 非线性有限元分析方法23-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 血管支架表面织构设计27-37
• 3.1 血管支架模型的建立27-28
• 3.2 血管支架表面织构的接触角模型及其润湿性分析28-32
• 3.2.1 接触角模型29-30
• 3.2.2 血管支架的表面织构润湿性分析30-32
• 3.3 血管支架表面织构设计32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 血管支架柔顺性分析37-56
• 4.1 血管支架的柔顺性及分析方法37-38
• 4.2 支架材料及边界条件38-41
• 4.2.1 支架材料38-39
• 4.2.2 边界条件39-41
• 4.3 柔顺性分析41-55
• 4.3.1 无表面织构血管支架的柔顺性41-43
• 4.3.2 具有圆形凹坑表面织构的血管支架的柔顺性43-46
• 4.3.3 具有方形凹坑表面织构的血管支架的柔顺性46-49
• 4.3.4 具有正六边形凹坑表面织构的血管支架的柔顺性49-54
• 4.3.5 结果对比分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 血管支架扩张变形性能分析56-77
• 5.1 血管支架的扩张变形性能及其重要性56-57
• 5.2 边界条件57-59
• 5.3 具有表面织构的血管支架的扩张变形性能59-76
• 5.3.1 无表面织构血管支架的扩张变形性能59-62
• 5.3.2 具有圆形凹坑表面织构的血管支架的扩张变形性能62-66
• 5.3.3 具有方形凹坑表面织构的血管支架的扩张变形性能66-70
• 5.3.4 具有正六边形凹坑表面织构的血管支架的扩张变形性能70-74
• 5.3.5 结果对比分析74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 攻读学位期间的研究成果84

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本文编号：407558