可降解下腔静脉滤器的生物力学性能及有限元分析

利用有限元分析和径向支撑力测试,分析不同支撑杆数目对新型生物可降解下腔静脉滤器（inferior vena cava filters, IVCF）的生物力学性能的影响。应用三维建模软件建立支撑杆数目为8, 10, 12的IVCF模型;通过室温拉伸左旋聚乳酸得到其应力-应变曲线,使用Abaqus软件模拟分析3种支架在压握和自扩张过程中的生物力学性能;同时将3种IVCF进行径向支撑力测试。结果表明,3种支架的应力峰值不同,但应力分布趋势相同;其径向支撑力随支撑杆数目的增加而减小,自扩张性能则与之相反;10杆IVCF表现出较好的综合力学性能,经压握后不仅有足够的径向支撑力,而且可以实现自我扩张,对血管壁的损伤最小。     

PDO血管内支架的制备及其径向压缩性能

以4种不同直径的聚对二氧环己酮(PDO)单丝为原料,采用手工编织的方法制备16种不同编织密度的血管内支架.对PDO单丝的力学性能、血管内支架的结构参数、径向压缩性能的测试方法和径向压缩性能进行试验研究.试验结果表明:采用PDO单丝手工编织的血管内支架的孔隙率符合选用要求;血管内支架的径向支撑力和弹性回复率随着单丝直径与编织密度的增加而增加,且单丝直径对血管内支架的径向压缩性能影响更显著.     

食管支架径向支撑性能

针对目前编织型食道支架支撑性研究存在的问题,完成了支架几何模型及有限元模型的创建、材料模型的选取以及边界条件的设置,提出了基于有限元分析的食管支架径向支撑力计算方法,并对不同头数、不同丝径、不同导程支架的径向支撑力进行分析.分析结果显示:头数越多,径向支撑力越大;丝径越大,径向支撑力越大;导程越大,径向支撑力越小.支撑...     

一体化编织型血管覆膜支架的压缩性能

采用新型编织技术制备了螺旋平行分布和交叉分布的4种不同结构的一体化血管覆膜支架,研究支架不同结构与其平面压缩性能的关系,考察不同压缩测试条件(压缩和回复速率以及压缩停滞时间)对支架的径向压缩强力、应力松弛率和弹性回复率的影响,综合评价其压缩性能.结果表明:小节距同向螺旋平行分布血管覆膜支架(A2)具有压缩强力较高、应力松弛率最小、弹性回复率高,故其压缩性能最好;随着压缩停滞时间的延长,大节距同向螺旋平行分布血管覆膜支架(A1)和交叉分布血管覆膜支架(B1和B2)的应力松弛率明显增加,且弹性回复率降低.     

冠脉支架的多功能体外力学性能测试装置及实验研究

针对开发优良力学性能冠脉血管支架的测试需求,研究开发了一套基于机器视觉技术的多功能血管支架力学性能测试装置,并应用所研制的测试装置对自主研发的薄壁微管雕刻316L不锈钢冠脉支架介入过程中的柔顺性、径向支撑力以及支架植入后脉动流环境下的血流动力学特性等多项力学性能进行测试.测试结果表明:该支架具有良好的输送性能;其径向支撑力为180kPa;该支架植入后降低了支架段血管内壁的壁面剪应力,特别是支架近前端和近后端处为低剪应力区,易导致内膜增生而出现再狭窄.测试过程表明,该测试装置满足冠脉支架的多种力学性能测试需求.     

黏结方法对PLA血管内支架力学性能的影响

将聚乳酸(polylactic acid,PLA)编织线经手工编织成环形网状结构血管内支架,冠峰连接处分别采用聚己内酯(poly-caprolactone,PCL)管封套黏结和4014医用胶水黏结.通过测试两种支架的扩张性能、黏结点牢度、径向压缩性能及体外降解性能,探讨黏结点工艺对血管内支架生物力学性能的影响.试验结果表明:PCL管封套黏结的PLA血管内支架的黏结点牢度与压缩回复率较高,且扩张性较好,但径向压缩力较低,径向压缩性能及体外降解性能与4014医用胶水黏结的PLA血管内支架相似,PCL管封套黏结的PLA血管内支架更适用于临床.     

PPDO/可降解铁混合编织血管支架的结构设计及力学性能

针对用聚对二氧环己酮(PPDO)制备的血管支架(PS)存在支撑强度与支撑时间不足的现状，设计可降解金属Fe与PPDO混合编织血管支架(FPS)。为达到更好的支撑效果，设计并制备PPDO轴纱加固支架(tFPS)与PCL固结编织点加固支架(hFPS)。采用平板压缩法评价血管支架的径向压缩性能；采用弯折法(定性)与悬臂梁法(定量)评价血管支架的弯曲性能；对血管支架进行50 d的体外加速降解试验，观察支架的形貌变化并计算质量损失。结果表明：tFPS、hFPS的径向支撑力相比PS、FPS提高约2倍，有利于保持血管支架植入前期的支撑性能；hFPS的柔顺性优于tFPS;所有支架均具有超过30 d的力学稳定性，FPS、hFPS、tFPS的PPDO组分降解速度快于PS。总体而言，hFPS在降解过程中表现出优异的结构稳定性。     

基于Gyroid三周期极小曲面的多孔骨支架梯度结构设计与力学性能分析

针对人体骨骼与骨支架之间存在的应力屏蔽问题,基于Network型Gyroid多孔结构,提出一种孔隙率随径向和轴向发生梯度变化的多孔骨支架设计方法,并通过有限元仿真对不同孔隙率梯度下的多孔骨支架力学性能和渗透性进行分析。结果表明,当径向梯度变化量为40%时,随着平均孔隙率从50%增加到75%,径向孔隙率梯度相比于均质对多孔骨支架等效杨氏模量的提升幅度约从5.53%提高至17.26%,但对多孔骨支架压缩屈服强度的影响呈下降趋势,提升幅度约从3.57%降至0.69%;当平均孔隙率为75%时,轴向梯度变化量为40%的梯度骨支架比均质骨支架的等效杨氏模量和压缩屈服强度分别下降约61.25%和80.97%;径向梯度骨支架的渗透性优于均质骨支架和轴向梯度骨支架;采用Ti6Al4V材料制造的Network型Gyroid孔隙率梯度多孔骨支架的杨氏模量与密质骨的杨氏模量较为匹配,能有效减小骨支架与人体骨骼之间应力屏蔽的影响。     

人股骨密质骨横断面径向微动行为

在径向微动试验机上,采用球-平面接触方式,对新鲜人股骨密质骨的轴向断面进行了不同法向载荷(Fn=100～300 N)条件下的径向微动体外试验.在其动力学分析的基础上,对磨痕进行了观察,并采用纳米压痕方法对哈佛氏系统的骨板进行了测试.结果表明;径向微动条件下,在密质骨哈佛氏系统中可观察到3种典型裂纹(即放射状、环状和连接裂纹)形态;随着哈佛氏骨板逐渐过渡到间骨板间,其硬度和弹性模量逐渐增加.骨表面产生微裂纹和组织体剥落是密质骨径向微动的主要损伤机制.哈佛氏系统的特殊结构对密质骨的径向微动损伤行为有重要影响.     

基于微平面模型和正则化的脆性岩石损伤破裂模拟方法

为解决有限元计算在模拟脆性岩石损伤过程方面的网格依赖性问题,本文基于微平面模型和正则化方法建立了改进的微平面损伤模型,将单轴压缩条件下的岩石实验结果与数值模型进行了对比.引入不同非均质系数对三点弯曲岩石试样的损伤发展进行模拟,结果表明非均质系数越高损伤区域越集中.此外,通过引入高阶梯度正则化方法对不同特征长度的三点弯曲实验进行数值模拟.特征长度为1mm时,在不同网格尺寸下的正则化微平面模型的损伤演化结果基本相同,而没有采用正则化方法的微平面损伤模型在不同网格尺寸下出现明显的网格依赖性.最后,通过对比普通模型和正则化模型的载荷-位移曲线,发现网格密度对采用高阶梯度正则化后的微平面损伤模型损伤演化影响较低.     

双锥构型三维点阵材料压缩特性

对空心杆双锥构型点阵材料的压缩性能进行研究,对比了点阵材料与均质材料的压缩性能.点阵材料及均质材料的试件都采用多喷头光固化树脂增材制造技术制备,通过试验测试了均质材料件及2种元胞尺寸点阵材料件的压缩性能,获得了不同应变率载荷下的压缩应力-应变曲线,探索了元胞尺寸、加载应变率对材料压缩性能的影响,得到了材料破坏前的应力-应变关系预测表达式,应力预测结果与试验结果相吻合.研究结果表明:点阵材料的元胞尺寸对材料压缩性能影响显著;不同应变率下点阵材料的屈服应变变化不大,屈服强度差异相对较大;制备的点阵材料屈服应变大于均质材料屈服应变,但屈服强度不具备优势.     

径向极化压电圆管超声换能器的数值模拟

应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics对径向极化压电圆管超声换能器进行了有限元数值模拟.首先,对压电圆管的前三阶振动模态以及一阶谐振频率与圆管尺寸、激励电压的变化关系进行了模拟分析.然后,对径向极化压电圆管在无介质和介质分别为空气、水时的导纳曲线进行了模拟分析,并且模拟了压电圆管在空气和水中的超声场分布.仿真结果表明,压电圆管的一阶谐振频率与圆管尺寸存在特定的变化关系,与激励电压的大小无关;压电圆管在空气和水中的导纳曲线由于空气和水的特性阻抗不同而不同,空气对压电圆管的影响几乎可以忽略,而水对压电圆管的影响较大.最后,利用精密阻抗分析仪对所制作的径向极化压电圆管超声换能器的导纳曲线进行了测试,并与数值模拟结果进行对比.结果表明,实验测试结果和数值模拟结果基本吻合,验证了数值模拟的可靠性,可为径向极化压电圆管超声换能器的设计提供指导.     

热处理对“纤-膜”结构输尿管支架管降解行为的影响

采用3种热工艺处理聚乙交酯(PGA)和聚乙交酯丙交酯(PGLA)纤维编织成的支架管,形成"纤-膜"及全纤维结构输尿管支架管,于人体尿液和模拟尿液环境中进行降解试验,并对降解过程中支架管的力学性能和外观形态进行评价.试验结果表明:支架管降解随热处理温度的升高而加快;高温热处理可加大双组分物化性能差异,实现分步降解的效果;高温热处理支架管中膜组分在两种尿液环境中以不同速度碎裂,与纤维组分的降解形式有差异;压缩曲线反映"纤-膜"支架管中膜组分的降解程度,而拉伸过程中前后段的曲线则分别反映膜组分碎裂程度及纤维组分的拉伸性能.     

青藏工程走廊带多年冻土导热系数测试方法对比研究

为分析不同测试方法对青藏工程走廊带内多年冻土导热系数测试结果的影响规律,指导冻土工程的热工设计和为走廊带内冻土导热系数的测试方法选择提供依据,搭建了稳态对比法、稳态热流计法、瞬态平面热源法和瞬态热线法冻(融)土导热系数试验测试平台,运用理论模型对稳态对比法测试过程中径向漏热量进行了估算,分别从测试结果准确性、适用土性类别和适用场合等方面对各类测试方法进行了对比。结果表明:稳态对比法试验结果与文献理论值相差较大,测试过程中径向漏热量无法忽略;稳态热流计法和瞬态平面热源法的测试结果与理论计算值具有较好的一致性,80%以上的测量值与理论值相对误差小于±15%;瞬态热线法测试结果整体偏小,冻、融土平均偏小17.75%和15.03%.考虑到瞬态平面热源法测试结果准确,测试时间短,样品需求量小,因而是一种合适的青藏工程走廊带冻(融)土导热系数大规模测试方法。     

香梨果肉循环压缩时蠕变特性及累积塑性变形的预测

为了了解香梨果肉循环压缩时的蠕变行为,实现循环压缩时累积塑性变形的预测,本文测试了香梨果肉组织在3种较低应力水平下循环压缩的蠕变-回复特性,采用黏弹塑模型和威布尔模型分别对所有循环压缩时的各蠕变-回复曲线进行拟合,并分析了2种模型各参数在不同循环压缩时的变化及显著差异性,最后基于2种模型采用合适的模型参数分别构建了预测香梨果肉循环压缩时累积塑性变形的方程。结果表明:黏弹塑模型和威布尔模型都可以较稳定拟合香梨各次循环压缩时的蠕变-回复曲线,拟合度不仅较高且基本相同,蠕变段和回复段拟合的决定系数R~2平均值分别为0. 983和0. 979;从2种模型构建的预测方程对香梨果肉循环压缩累积塑性变形预测比较来看,黏弹塑模型的预测方程预测精度较高,在30次循环压缩时累积塑性变形预测相对误差仅为5. 66%,更适用于预测香梨果肉疲劳失效。     

静态破碎剂的轴向膨胀力学性能实验研究

针对静态破碎剂轴向膨胀力学行为进行了深入研究,提出了测量静态破碎剂膨胀压的轴向输出法,设计了测试系统及核心钢筒组件.分别采用轴向输出法和外管法对静态破碎剂膨胀压进行了测试.通过对比在不同孔径条件下两种方法测得的膨胀压,分析了孔径大小对静态破碎剂轴向膨胀压及其输出率的影响.结果表明:轴向输出法能够可靠准确测得静态破碎剂膨胀压;在固定的高径比条件下,静态破碎剂轴向膨胀压随孔径尺寸增大而增加;孔径小于50 mm时,自封孔效应导致静态破碎剂输出轴向膨胀压的能力减弱;孔径大于150 mm时,轴向膨胀压与径向膨胀压趋于一致,轴压输出率达100%.     

薄壁球壳超轻质结构力学行为研究

以乒乓球为基本单元,研究了3种结构的大变形压缩力学性能:乒乓球单球自由压缩、被胶结于两个平行板间的乒乓球的压缩和胶结联接的乒乓球列阵的压缩力学行为.发现第1种情况压缩时应力-应变曲线变化平缓,上下两个压缩面变形基本为对称变形;第2种情况压缩时上下胶块尺寸的微小差别会导致上下变形不对称;第3种情况压缩时发现相邻上下两球在胶结处的变形基本对称.这些发现对于研究球壳多胞超轻质结构的球壳单元联接方法和工艺具有指导意义.     

猪血和鸭血豆腐质构分析(TPA)几种测试条件的确定

为确定猪血豆腐和鸭血豆腐的质构(TPA)测试条件,该实验采用美国Brookfiled公司的CT3型质构仪,分析两种血豆腐样品高度、压缩形变量以及压缩速率对测试结果的影响.结果表明:猪血豆腐质构在10mm高度时发生破坏,两种血豆腐在20mm处各指标的精确度均优于15mm;压缩程度对测试结果影响显著,40%的压缩程度为适宜条件;压缩速率对测试结果无显著影响.最终确定样品高度为20mm,压缩程度为40%,压缩速率为3mm/s.     

非饱和膨润土掺砂混合物的水力和力学性质

采用压力板法和滤纸法对膨润土掺砂混合物土-水特征曲线的低吸力段(＜1.5 MPa)与高吸力段(＞1.5 MPa)分别进行量测.不同吸力测试方法得到的试验结果具有较好的一致性.根据试验测得的土-水特征曲线,得到混合物的残余含水量和进水值;利用吸力可控制的非饱和土固结仪,进行不同常吸力下膨润土掺砂混合物的压缩试验,得到不同吸力下的压缩曲线.试验结果表明：随着施加吸力的增大,膨润土掺砂混合物的屈服应力增大,而压缩指数减小;同一吸力下,湿化段上吸力对应试样的屈服应力大于经过湿化饱和后处于干化段上吸力对应试样的屈服应力.     

基于PIV技术的高吸力下压实膨润土径向劈裂试验研究

基于粒子图像测速(PIV)技术,采用饱和盐溶液蒸汽平衡法控制试样的吸力,对具有不同吸力的压实膨润土进行了 一系列的径向劈裂试验.在径向压缩过程中用高速相机和Davis8.0采集软件拍摄图像,用PIVview2C软件得到试样径向压缩过程中裂隙开展情况和位移矢量场,同时结合其扫描电镜微观(SEM)试验进行了机理分析.试验结...