熱致形狀記憶聚合物血管支架有限元分析.pdf

1、形狀記憶聚合物(SMP)作為新型智能材料，由于其獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。自膨脹型形狀記憶聚合物血管支架是形狀記憶聚合物在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，但是由于血管支架本身形狀和服役環(huán)境的復(fù)雜性，使得常規(guī)方法對支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)非常困難。通過有限元方法可以方便地對血管支架介入血管的過程進(jìn)行仿真模擬，通過改變幾何參數(shù)和材料參數(shù)，討論不同設(shè)計(jì)方案之間的優(yōu)劣，實(shí)現(xiàn)對支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文的主要工作如下:
　　1)基于粘彈性高分

2、子理論和時(shí)溫等效原理，建立能更準(zhǔn)確描述玻璃型熱致形狀記憶聚合物形狀記憶行為的時(shí)溫等效方程;對玻璃型熱致形狀記憶聚合物的形狀記憶過程進(jìn)行模擬，通過與Tobushi等進(jìn)行的形狀記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比表明:改進(jìn)后的本構(gòu)模型對加載、降溫和卸載三步的模擬效果很好，但在自由回復(fù)階段，該本構(gòu)模型未考慮不可恢復(fù)應(yīng)變。
　　2)對Barot本構(gòu)模型中的結(jié)晶度演化方程進(jìn)行了合理簡化，對Kim等的形狀記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明:簡化后的本構(gòu)模型對形狀

3、記憶過程模擬的整體效果很好;當(dāng)最大加載應(yīng)變較小時(shí)，對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的趨勢模擬不夠準(zhǔn)確;隨著最大加載應(yīng)變的增大，對應(yīng)力-應(yīng)變曲線的趨勢模擬越來越準(zhǔn)確;隨著最大加載應(yīng)變的增加，對應(yīng)力的模擬誤差逐漸增大;對低溫下臨時(shí)固定的應(yīng)變的模擬，隨著最大加載應(yīng)變的增大，準(zhǔn)確度逐漸降低;升溫后，該本構(gòu)模型未考慮不可恢復(fù)應(yīng)變。
　　3)建立玻璃型熱致形狀記憶聚合物血管支架有限元模型，模擬了血管支架介入血管的熱力學(xué)過程，討論血管支架厚度對支架支撐性能的影

4、響。結(jié)果表明:支架厚度會影響支架對血管的支撐效果:厚度太薄支架容易發(fā)生變形失穩(wěn)，減弱支架的支撐能力;隨著支架厚度的增加，撐開形狀越均勻，越不容易發(fā)生變形失穩(wěn)，支撐效果越好;支架的柔順性則隨著厚度的增加而降低。因此，支架的厚度選擇要適中，這樣可兼顧撐開性能和柔順性能。
　　4)建立結(jié)晶型熱致SMP血管支架有限元模型，模擬血管支架介入血管的熱力學(xué)過程。討論血管支架的材料參數(shù)對支架支撐性能的影響。結(jié)果表明:血管徑向撐開位移與可逆相模量和