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安世亚太:冠脉支架扩张过程数值模拟方法研究

  3.2材料模型选取
 
  对于支架本体采用双线性等向强化弹塑性模型描述奥氏体316L医用不锈钢支架的材料;分析用球囊采用Johnson公司2.0mm规格的RAPTORRAIL球囊,其材料为聚亚安酯。对于血管的材料模型,将血管看成各向同性的弹性管,但是狭窄血管的弹性模型与泊松比根据国外最新研究成果[4]选取。综上所述,将支架、球囊和血管的材料模型汇总,如表2所示。

表2材料模型

  3.3网格划分方法

  由于球囊和血管本体的结构比较简单规则,故采用8节点六面体单元进行均匀的映射网格划分;由于支架结构复杂,适合采用10节点的四面体单元划分网格,考虑到支架波形环及其连接杆附近将是大变形的集中区域,因此在这些区域进行了网格细化;对于狭窄斑块,由于其表面不规则,而且斑块会在支架的挤压作用下发生大变形,为避免单元畸变而出现负体积问题而使计算终止,采用较密的10节点的四面体单元划分网格,整个耦合模型划分网格后如图5所示,其单元与节点详情如表3所示。


 
图5 划分网格后的耦合模型

表3 节点与单元

  3.4边界条件

  在对支架施加约束条件时,必须确保支架在发生大变形扩张整个过程中都是适合的,合理的约束条件是支架扩张变形模拟的关键之一。在建模时选笛卡儿坐标系的y轴为支架轴心,则支架的约束条件为:对支架上平行于yz平面和xy平面的所有节点施加对称约束,即位于该对称约束平面上的节点只能在该平面内运动,而不能沿垂直于该平面的方向运动;对支架轴向中心处的所有节点施加轴向y方向约束,即支架中心处所有节点只能沿径向运动,不能沿轴向y方向运动,而支架末端不施加约束,可沿径向和轴向自由伸缩,约束条件如图6所示。球囊和狭窄血管的约束条件与支架类似,有一点不同就是除在其对称面施加对称约束外,需要将球囊和血管本体的末端完全固定。

图6 约束条件
 

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