镍钛合金具有超弹性变形行为,利用这一特性制备的自膨胀支架具有优异的生物相容性和力学性能。本文利用三维实体建模软件Pro/Engeering与有限元分析软件Ansys8.1,建立了不同结构设计的镍钛合金支架的三维有限元仿真模型,并对其抗压缩性能、柔顺性、植入性能和应力分布情况进行了模拟分析,并做了相关的实验验证,以考察不同因素对镍钛合金支架性能的影响。 结果表明:镍钛合金支架在变形时,其应力一般集中在支架筋的拐角处,所以在支架设计中,拐角部分要适当加宽、加厚,或者减少弯曲角度;在抗压缩和弯曲过程中,支架发生应力诱发马氏体转变是支架出现突然塌陷现象的一个重要原因;支架单元结构的均匀,可使得支架受力时应力分布均匀,且有效避免应力集中现象,其应力最大值明显减小;支架筋的宽度或厚度方向的增加对支架抗压缩性能的影响程度基本相当,而宽度的增加比厚度的增加对柔顺性影响的效果要大一些;支架结构为支撑体加连接筋比只依靠支撑体连接时柔顺性要好很多;类正弦单元体结构,具有较高的压缩比例,可以放入到更小的输送器中,而且张开后支架整体变形均匀,受力也比较均匀,可使应力分布广泛,不易造成应力集中,使支架的疲劳性能增强,且具有较大的径向支撑力;支架释放后,将对端部血管产生较高的内应力,这会容易损伤此处的血管,引起血栓及内膜增生等问题。 本文利用三维有限元技术,综合分析了影响镍钛合金支架性能的主要因素,为镍钛合金支架的优化设计提供了理论和设计依据。根据有限元分析结果及临床尺寸,设计了一种新型结构的镍钛合金支架,新型支架结构采用类正弦单元环加短直筋相连。 有限元分析表明,新型支架的力学性能较好,且应力分布也比较均匀,达到了优化设计的目的。