主動脈弓固體有限元分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本課題是國家自然科學(xué)基金項目“主動脈弓夾層動脈瘤的力學(xué)機(jī)制研究”中的一部分,主動脈弓的位移變形和受力情況一直是醫(yī)學(xué)和生物力學(xué)中的研究熱點,但是迄今尚未很好解決,它同了解人體心血管系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律以及探討主動脈夾層瘤等疾病形成和發(fā)展的力學(xué)機(jī)理有密切的聯(lián)系。因此研究主動脈弓的位移變形和應(yīng)力應(yīng)變情況具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。鑒于主動脈弓的高度復(fù)雜性,本文首先對主動脈弓做出血管壁為線彈性;變形為小變形;等截面均勻圓管;血管中沒有殘余應(yīng)力;主動脈

2、弓是在一個平面內(nèi)運(yùn)動的,具有軸對稱性等假設(shè)和簡化。劃分網(wǎng)格時沿壁厚方向劃分了20層,并在此基礎(chǔ)上采用有限元方法進(jìn)行數(shù)值模擬計算,對比了兩種不同的約束方式,第一種約束方式是在肋間動脈進(jìn)行了約束,第二種約束方式是不僅在肋間動脈進(jìn)行了約束,而且在近心端進(jìn)行了Y方向的約束,其結(jié)果分別采用整體笛卡兒坐標(biāo)系、弧長坐標(biāo)系、局部柱坐標(biāo)系。整體笛卡兒坐標(biāo)系建立在主動脈弓的曲率中心?;¢L坐標(biāo)系建立在肋間動脈,方向沿軸線指向近心端。沿弧長方向分別截取了八個不

3、同的截面,在每個截面上建立局部坐標(biāo)系。分析比較了這8個不同截面上的整體位移,中心軸線位移,膨脹情況,應(yīng)力-應(yīng)變,剪應(yīng)力大小以及兩種約束方式。得出如下結(jié)果:整體位移在近心端最大;主動脈弓的中心軸線在前、后側(cè)沒有位移變化,而在上、下側(cè),直管段也沒有位移變化,僅是彎管端向上側(cè)偏離了,且偏離趨勢沿弧長逐漸增大,到近心端偏離最大;主動脈管壁內(nèi)側(cè)受均壓的情況下,直管段和彎管段都是均勻膨脹,膨脹后橫截面仍是圓;在直管段周向應(yīng)力大小相等,彎管段主動脈弓

4、下側(cè)的周向應(yīng)力大于上側(cè)的周向應(yīng)力,而且內(nèi)壁的周向應(yīng)力比外壁的周向應(yīng)力大1.2倍;剪應(yīng)力與應(yīng)力相比很小,可以忽略不計;主動脈弓在一個平面內(nèi)運(yùn)動,符合平面假設(shè);第二種約束方式下產(chǎn)生的位移小于第一種約束方式下產(chǎn)生的位移,而產(chǎn)生的應(yīng)力值卻沒有相應(yīng)的增大,可認(rèn)為第二種約束方式好于第一種約束方式,更接近于真實狀態(tài)。實現(xiàn)了對主動脈弓靜態(tài)的運(yùn)動和變形參量的表達(dá),為今后的流固耦合研究提供了有利的參考價值,為醫(yī)學(xué)上診斷動脈夾層瘤提供一個有效方法。

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