人體主動脈弓的非線性數(shù)值模型研究.pdf

1、主動脈弓夾層瘤是一種嚴重威脅人類健康的疾病,它的發(fā)病機理與主動脈弓所處的力學環(huán)境以及主動脈血管壁本身的力學性質(zhì)有關(guān),因此探討主動脈弓的力學性質(zhì)對于了解和治療這種疾病具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文使用數(shù)值模擬方法探討了不同約束、不同材料本構(gòu)關(guān)系下主動脈弓模型的力學性質(zhì)。
　　 數(shù)值計算中把主動脈弓簡化成一個由兩段直管和一段彎管組成的等截面厚壁圓管。血管壁的非線性屬性用擬合的指數(shù)函數(shù)本構(gòu)關(guān)系來設(shè)置。根據(jù)人體主動脈弓的真實情況設(shè)置兩種

2、約束方式:第一種約束方式是把降主動脈端部設(shè)成全約束,在升主動脈端部設(shè)Z向約束;第二種約束方式是把降主動脈端部固定,升主動脈端部自由,并用半球?qū)⑵浞忾],半球內(nèi)施加內(nèi)壓。分析指數(shù)函數(shù)本構(gòu)關(guān)系下不同約束方式對主動脈弓模型力學性質(zhì)的影響,得出如下結(jié)論:
　　 不同的約束對應力水平的影響不大,但對應力的分布有較大的影響,在彎管段處表現(xiàn)尤為明顯,出現(xiàn)內(nèi)壁應力小而外壁應力大的現(xiàn)象。不同約束模型的位移大小和分布具有明顯的差異,第一種約束下模型整

3、體向左下方移動;第二種約束下降主動脈向右下方移動,主動脈弓向右上方移動,升主動脈向左上方移動,且第二種約束模型的位移比第一種大很多。第一種約束下模型各截面6點方向的伸長量小于9點方向,第二種約束下的情況與此相反。
　　 在此分析的基礎(chǔ)上,探討了不同的材料本構(gòu)(線性本構(gòu)、e指數(shù)函數(shù)本構(gòu)和M-R兩參數(shù)本構(gòu))對主動脈弓力學性質(zhì)的影響,得出如下結(jié)論:
　　 小載荷條件下,指數(shù)函數(shù)本構(gòu)模型的應力與線性本構(gòu)模型的較為接近;大載荷條件

4、下,指數(shù)函數(shù)本構(gòu)模型的應力與M-R兩參數(shù)模型的較為接近。不論在何種載荷與約束下,指數(shù)函數(shù)本構(gòu)模型的位移量和變形量都與線性本構(gòu)模型的比較接近,遠大于M-R兩參數(shù)模型。指數(shù)函數(shù)本構(gòu)模型的橢圓度居于另外兩種本構(gòu)模型之間,和M-R兩參數(shù)模型的更為接近。綜合比較起來,認為指數(shù)函數(shù)本構(gòu)模型能較好地反映主動脈弓的力學性質(zhì),指數(shù)本構(gòu)關(guān)系可以真實地反映主動脈弓血管的材料屬性。
　　 本文較為全面地分析了不同約束與不同本構(gòu)關(guān)系下主動脈弓的力學性質(zhì),