基于流固耦合生物瓣膜非線性力學(xué)性能分析.pdf

1、心臟是為人體血液循環(huán)提供必要動力的裝置，而心臟瓣膜是保證血液按一定方向流動的控制原件。在一個心動周期中，瓣葉要經(jīng)歷復(fù)雜的形變以及流過瓣膜的血液量也很高，這使得瓣膜易發(fā)生病變。目前有效治療瓣膜疾病的手段為心臟瓣膜置換術(shù)。生物瓣膜與天然心臟瓣膜相似，流場特性接近天然心臟瓣膜，具有較好的血流動力學(xué)性能，不需要終身服用抗凝藥物，造成血栓栓塞的幾率低等優(yōu)點，但患者置換心臟瓣膜后，由于生物瓣膜的鈣化和撕裂使心臟瓣膜損壞從而降低瓣膜的使用壽命，提高生

2、物瓣膜的耐久性是生物瓣膜研究領(lǐng)域亟待解決的問題。
　　本文以心臟流體力學(xué)為理論依據(jù)，根據(jù)生物瓣膜的設(shè)計原則，對生物瓣膜進行參數(shù)化設(shè)計，運用三維建模軟件構(gòu)建了瓣膜瓣葉及動脈壁的三維實體模型。在有限元軟件中構(gòu)建生物瓣膜與血液的流固耦合模型，針對不同瓣葉材料特性、不同瓣葉型面以及不同瓣葉厚度的生物瓣膜進行流固耦合動力學(xué)模擬，分析對比幾種不同參數(shù)對生物瓣膜力學(xué)性能的影響，為進一步設(shè)計性能優(yōu)良的生物瓣膜提供理論基礎(chǔ)。
　　本文利用計算

3、機軟件對生物瓣膜在不同參數(shù)下進行動力學(xué)模擬分析。分析結(jié)果表明，不同材料特性的瓣葉，其應(yīng)力分布基本相同，但非線性材料瓣葉的應(yīng)力最大值略高于線性材料瓣葉。應(yīng)力集中區(qū)域均主要位于結(jié)合邊與縫合邊的交界處，非線性材料瓣葉應(yīng)力集中更明顯，在結(jié)合邊與縫合邊交界處的等值線較為密集，這更加貼近瓣葉真實的應(yīng)力分布情況;四種型面瓣葉都出現(xiàn)了不同程度的應(yīng)力分布不均勻現(xiàn)象，應(yīng)力集中區(qū)域略有不同。圓柱面在各方面的力學(xué)性能均較差，而旋轉(zhuǎn)拋物面、圓球面和橢球面在不同方