AZ31鎂合金冠脈支架力學(xué)行為的有限元模擬.pdf

1、鎂合金具有良好的生物相容性和可降解性,已被用于作為可降解冠脈支架材料進(jìn)行研究,可降解鎂合金支架有望成為新一代心血管支架。然而,與不銹鋼材料相比,鎂合金作為支架材料,抗拉強(qiáng)度低、屈服強(qiáng)度低、斷后延伸率低、塑性變形能力差,使得鎂合金支架存在徑向回彈率大,徑向支撐力低以及應(yīng)力應(yīng)變不均勻(應(yīng)力集中)等問題。因而本文針對(duì)鎂合金材料的力學(xué)性能特點(diǎn),對(duì)鎂合金支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以彌補(bǔ)材料本身性能的不足。本文以有限元模擬為研究方法,采用AZ31鎂合金

2、為支架材料,對(duì)課題組自行開發(fā)的鎂合金支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化研究。通過改變支架結(jié)構(gòu)單元的長(zhǎng)度、絲寬、圓弧半徑等結(jié)構(gòu)參數(shù),同時(shí)利用系統(tǒng)分析中的敏感性分析方法,對(duì)上述不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合下支架的徑向回彈率、徑向支撐力以及應(yīng)力應(yīng)變分布進(jìn)行參數(shù)敏感性研究。結(jié)果表明,參數(shù)是決定結(jié)構(gòu)性能的重要因素,不同支架性能受不同結(jié)構(gòu)參數(shù)影響的敏感性不同,通過模擬分析,對(duì)于徑向回彈率而言,影響其性能的主要因素按影響力大小為長(zhǎng)度變量、絲寬變量以及半徑變量以及壁厚;對(duì)于支撐力而

3、言,影響其性能的主要因素按影響力大小依次為長(zhǎng)度變量、絲寬變量以及壁厚變量;對(duì)于最大主應(yīng)變而言影響其性能的主要因素按影響力大小依次為長(zhǎng)度變量、絲寬變量以及半徑變量。在這些因素中,以長(zhǎng)度因素和絲寬因素為甚,分別對(duì)支架的三個(gè)性能能產(chǎn)生較大影響。而改變半徑對(duì)徑向回彈率以及最大主應(yīng)變的影響較大,對(duì)支撐力的影響較小;改變壁厚能夠影響支架的支撐力性能和徑向回彈率性能,對(duì)最大主應(yīng)變的影響較小。這些變量對(duì)各自性能的影響力大小,對(duì)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是鎂合金支

4、架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤為重要,可以在支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作為參考。
　　 根據(jù)課題組支架的實(shí)際實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),支架在變形過程中存在著變形不均勻性,主要是"之"字形支撐環(huán)在撐開時(shí)"V"形梁張的開角度存在差異。根據(jù)這種情況,我們對(duì)完整的支架和折疊球囊裝配在一起的組合系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬分析,通過改變支架的結(jié)構(gòu)、球囊的折翼的變化以及球囊的厚度的厚薄等變量,分別模擬支架在不同情況下的變形行為。從模擬的結(jié)果看,球囊折翼的數(shù)量、支架與球囊的配合度、連接筋數(shù)量以及

5、球囊自身厚度等情況對(duì)支架的擴(kuò)張不均勻性有著重要的影響。具體來講,支架與球囊的對(duì)稱性越接近,支架的擴(kuò)張?jiān)骄鶆?在實(shí)際可行的情況下,應(yīng)采用球囊的折翼數(shù)量應(yīng)與支架軸向最簡(jiǎn)單元的重復(fù)個(gè)數(shù)相同;球囊的厚度越小,支架的擴(kuò)張?jiān)骄鶆?因此在選擇球囊時(shí),應(yīng)盡量選擇薄壁球囊進(jìn)行擴(kuò)張;同時(shí),支架的連接筋分布越對(duì)稱,連接筋越多,支架擴(kuò)張?jiān)骄鶆?因此在支架連接筋的分布和數(shù)量選擇上,應(yīng)使連接筋的分布應(yīng)盡量均勻,且不能過渡減少連接筋的數(shù)量,這些舉措都有利于改善支架的