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血管支架压握释放有限元疲劳分析

2025-7-4 9:28:34      点击:



① 提供支架三维设计图 → ② 72小时出具初步应力分析 → ③ 2周完成完整仿真报告 → ④ 协助提交药监局并答疑


一、模型构建阶段

  1. 几何建模

    • 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

    • 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

  2. 材料定义

    • 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)

    • 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

二、压握-扩张仿真

  1. 压握过程

    • 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)

    • 记录塑性应变分布(典型值15–20%)及回弹量(约5–8%)

  2. 球囊扩张

    • 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)

    • 关键输出:最大等效应力(钴铬合金≤500MPa)、径向支撑力(≥0.12N/mm)

三、疲劳寿命评估

  1. 载荷工况

    • 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

  2. 分析方法

    • 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

    • 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)

  3. 结果验证

    • 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)