血管支架压握释放有限元疲劳分析
一、模型构建阶段
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几何建模
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提取支架参数化特征(支撑体长度0.8–1.2mm、宽度0.1–0.15mm、圆弧曲率半径0.05–0.1mm),采用轴向对称简化策略降低计算量
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建立包含压握工具(外径1.80mm→0.040–0.046英寸)、球囊(三翼折叠结构)和血管(壁厚1mm)的多体装配模型
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材料定义
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镍钛合金支架采用Aurichio超弹性本构模型,通过单轴拉伸试验校准参数( transformation应力400–500MPa)
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血管采用Ogden超弹性模型(C10=0.015MPa, C20=0.002MPa)模拟生物组织非线性
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二、压握-扩张仿真
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压握过程
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施加径向位移载荷模拟压握工具压缩(应变速率≤0.01/s),接触算法采用面-面惩罚函数(摩擦系数0.2)
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记录塑性应变分布(典型值15–20%)及回弹量(约5–8%)
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球囊扩张
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在支架内表面施加0.8–1.2MPa等效压力,模拟球囊充压至目标直径(2.5–4.0mm)
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关键输出:最大等效应力(钴铬合金≤500MPa)、径向支撑力(≥0.12N/mm)
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三、疲劳寿命评估
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载荷工况
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施加80–120mmHg脉动压力(频率1.2Hz),通过傅里叶级数展开模拟实际血流波形
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分析方法
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采用应变寿命法(Coffin-Manson参数:εf'=0.35, c=-0.69),结合Goodman修正平均应力
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可降解支架需耦合降解动力学模型(聚乳酸降解速率0.02–0.05mm/月)
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结果验证
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对比显微CT测量的扩张后几何误差(≤7%),疲劳安全系数需≥2(ISO 25539-2)
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