可降解镁合金心血管支架实验在中科院金属所获成功能有效避免支架刺激血管壁导致的内膜增生

12月10日,记者在中国科学院金属研究所获悉,该所与中国医大一院合作开发的可降解镁合金心血管支架动物植入实验获得成功。在长达4个月的实验中,14只实验动物（兔）存活良好,支架植入部位血管通畅,无血栓形成。     

球囊扩张式冠脉支架扩张变形机理数值模拟方法

研究支架耦合扩张过程三维数值分析的弹塑性大变形基本理论和耦合接触处理算法,采用更新拉格朗日方法,基于动力虚功率原理,给出支架耦合扩张变形的动力显式算法有限元列式和求解步骤.研究支架耦合扩张过程数值模拟关键技术,提出适合支架耦合扩张的有限元建模方法,重点研究支架压握收缩、自由扩张和与血管接触的耦合扩张全过程有限元模拟中的几何建模、材料模型选取、网格划分、边界条件、载荷定义、接触处理等关键技术.阐述冠脉支架样件在试验测试平台上进行实物扩张试验过程,并将试验测试数据与支架扩张数值模拟获得的数据进行分析比较,结果表明支架数值模拟与实物扩张试验之间的误差在许可范围之内,从而证明所建立的支架耦合扩张过程三维数值分析方法是合理的.为支架的优化设计及其扩张过程的有限元模拟提供有力的支持.     

生物可降解血管支架四轴联动3D打印技术研究

生物可降解血管支架凭借其良好的生物相容性和完全可降解性,被认为能从根本上解决血管局部再狭窄问题,得到了广泛关注和研究。但现有的血管支架制造技术存在成型质量低,制造柔性差或成本高等问题。近年来,3D打印技术凭借其"增材制造"的独特优势,在生物医疗器械个性化制造方面优势明显。综合考虑支架的管网状结构特点,基于熔融沉积原理构建了一种四轴联动3D打印装置,即在笛卡尔型打印机主体上增加一个具有温控功能的旋转方向可控A轴装置,详细阐述了其结构组成和系统控制方案,并通过成型实验制备了两种新型聚合物支架结构,验证了四轴联动3D打印技术在可降解血管支架制备方面的可行性。     

生物可降解血管支架四轴联动3D打印技术研究

生物可降解血管支架凭借其良好的生物相容性和完全可降解性,被认为能从根本上解决血管局部再狭窄问题,得到了广泛关注和研究。但现有的血管支架制造技术存在成型质量低,制造柔性差或成本高等问题。近年来,3D打印技术凭借其"增材制造"的独特优势,在生物医疗器械个性化制造方面优势明显。综合考虑支架的管网状结构特点,基于熔融沉积原理构建了一种四轴联动3D打印装置,即在笛卡尔型打印机主体上增加一个具有温控功能的旋转方向可控A轴装置,详细阐述了其结构组成和系统控制方案,并通过成型实验制备了两种新型聚合物支架结构,验证了四轴联动3D打印技术在可降解血管支架制备方面的可行性。     

冠脉支架体外扩张过程的有限元分析

冠脉支架植入术已成为治疗冠心病的重要手段,使用支架时,对支架有一个预压缩的过程,从而使其固定在球囊上,然后才能进行后续的扩张操作。研究利用有限元方法,在不考虑支架与血管的相互作用及承受血管内脉动载荷的情况下,模拟了三种不同材料(CoCr合金,316L不锈钢和Mg合金)但具有相同结构的支架预压缩和自由扩张的过程。通过设定有限元模型的网格,边界条件,载荷等关键因素,得出不同材料支架的变形机理,定量地比较了每种支架的径向回弹,轴向缩短等力学性能参数并预测了支架的安全系数。     

镁合金汽车转向管柱支架结构分析及优化

轻量化是汽车发展的主要趋势之一,采用密度小、比强度高及减震性能好的镁合金制造汽车零部件,对减轻零件重量,提高整车性能具有重要的现实意义。为了研究以镁代铝制造汽车转向管柱支架的可行性,利用有限元分析方法,对汽车转向管柱支架结构进行了受力分析及优化。结果表明,更换材料对支架的应力大小及分布影响较小,通过在支架内侧设计加强筋可以明显改善支架的受力情况,使支架在减重的同时具有更高的安全可靠性。     

基于Workbench的ZC10000型液压支架底座结构强度分析

以ZC10000型液压支架为研究对象,根据液压支架工程图建立三维模型,并根据液压支架的材料属性等创建了有限元分析模型,基于Workbench分析软件计算该型液压支架底座在两种较恶劣工况下应力分布情况,分析计算得到底座在偏载工况下底座最大应力为553.89MPa,在扭转工况下底座位移最大为20.252mm,根据计算结果提出了两条结构优化改进意见,以有效保证液压支架工作安全可靠性.     

PPDO滑扣型血管支架制备方法与性能研究

比较成形工艺对聚对二氧环已酮(PPDO)滑扣式可降解血管支架性能的影响。对微压印和3D打印(3DP)两种聚合物成形工艺进行比较,主要包括其成形表面质量和径向强度两方面。试验结果显示:微压印制备支架内表面Ra0.429、外表面Ra1.24,优于3DP制备支架,而支架内外表面质量的差异化与可控性也更适合血管支架在抑制凝血和置放稳定等临床医学的需要;另外,两种制备方法所制支架的径向强度均高于临床需要的80 k Pa的标准,其中微压印比3DP略高4%。原因可能是微压印制备将PPDO材料的成形温度降低在材料粘流态温度范围内,使该高分子材料的热降解大大降低,较好的保留了原材料的力学性能与强度保障时间。     

某车型纯电汽车动力大支架强度优化分析

基于有限元仿真平台,对某新开发纯电动汽车的动力大支架进行结构强度分析.根据分析流程搭建有限元模型,运用Nastran求解器进行求解,初步分析结果得出,动力大支架的结构强度安全裕度较低;针对出现的问题对动力大支架的结构进行优化,优化后新支架的最大应力从330.2 MPa下降到191.6 MPa,远低于材料许用应力340 MPa.结构强度得到了较好的改善,可用于指导生产.     

可降解心脏支架的飞秒激光精密加工

以激光精密加工金属血管心脏支架生产工艺为基础,探索了可降解心脏支架的飞秒激光精密加工方式。利用飞秒激光的超短脉冲和超高峰值功率的特性,实现了以聚乳酸(PLA)为材料的可降解心脏支架的激光精密加工。设计了椅形衬套,稳定了激光焦斑位置,分析得出了最佳衬套离焦距用于配合飞秒激光精密加工。通过调试工艺参量,解决了由于材料本身特性引起的切缝边缘易炭化和加工过程中由于离焦量和焦斑位置准确度不稳定导致不能精密加工的问题,实现了对非金属可降解心脏支架的无热精密加工。说明了飞秒激光配合椅形衬套加工非金属血管支架的可行性,确定了最佳加工参量,加工出了无热损伤切边光滑筋宽一致性为±6μm的可降解心脏支架样品。     

Deformation behavior and microstructure evolution of wrought magnesium alloys

There are many researches on the deformation behavior of wrought magnesium alloys, such as AZ31, AZ80, AZ91, and ZK60 magnesium alloys at different temperatures and strain rates, but few of them focuses on the deformation behavior of AZ41M and ZK60M alloys, especially under the twin-roll casting (TRC) state. Meanwhile, the existing researches only focus on the grain refinement law of the magnesium alloys under deformation conditions, the deformation mechanism has not been revealed yet. The hot compression behavior of AZ41M and ZK60M magnesium alloys under the temperature and strain rate ranges of 250-400 ℃ and 0.001-1 s-1 are studied by thermal simulation methods using Gleeble 1500 machine and virtual simulation using finite element analysis software. Simulation results show that sine hyperbolic law is the most suitable flow stress model for wider deformation conditions. The most reasonable selected deformation conditions of ZK60M alloy is 350 oC/0.1 s-1 for TRC and 350 oC/1 s-1 for conventional casting (CC), while AZ41M alloy is 300 oC/0.01 s-1 for TRC and 350 oC/0.1 s-1 for CC. Deformation behavior and dynamic recrystallization (DRX) mechanism of them are analyzed at the same deformation conditions. The microstructures of AZ41M and ZK60M alloys are observed at different deformed conditions by optical microscopy (OM) and electron back scatter diffraction (EBSD) and it reveals the flow behavior and deformation mechanism of them. Working harden and work soften contribute to the activation of basal, non-basal slip systems which promote DRX. The proposed research reveals the deformation behavior and mechanism of the AZ41M and ZK 60M magnesium alloys and concludes their optimized deformation parameters and processes and provides a theory basis for their manufacturing and application.     

Finite element structural analysis of self-expandable stent deployment in a curved stenotic artery

A self-expandable stent is a tube-like structure that is expanded into the stenotic arteries to normalize the blood stream. Selfexpandable stents are expected to have superelastic properties of restoration after mechanical strain, restoring capability by at least 5% since the stents in operation may suffer large deformations, as each is folded and crimped into a catheter for insertion into a stenotic area in an artery and expands to the original diameter of the artery. Therefore, the shape of a stent is an important factor to control its desired tension and flexibility. In the present study, as a basic step to model the geometry of a stent and to design parameters for stent performance development, finite element analysis of a typical self-expandable stent was conducted to understand stent influence on arteries and plaques. A numerical analysis model to predict the stress and strain of the artery and plaque is presented with three steps of stent operation: Crimping the stent in a catheter, positioning the catheter in the stenotic area, and deploying the stent inside arteries with three different curvatures (κ = 0, 0.2 and 0.4). The results of this study showed the influence of the geometry of commercially available stents on an artery with plaque and the radial direction of plastic deformation of the plaque, which indicates the recovery of the stenotic artery.

     

镁合金轿车车门防撞杆设计与仿真

为实现汽车车身轻量化，尝试将镁合金应用在国内某桥车的车门防撞杆上。根据镁合金变形特点，把原来的一段式钢结构车门防撞杆更换为两段式镁合金防撞杆。利用有限元仿真软件，对镁合金防撞杆的动态碰撞性能进行了仿真。     

镁合金等径角挤压的研究与进展

对等径角挤压工艺的基本原理及其工艺参数在挤压过程中对镁合金显微组织、力学性能的影响,等径角挤压过程中镁合金的晶粒细化机理、变形机理及其微观结构、力学性能等的演变规律作了综述,并对等径角挤压镁合金超塑性研究现状和镁合金等径角挤压发展趋势作了介绍.     

Investigation of deformation and collapse mechanism for magnesium tube in axial crushing test

This paper demonstrates the quasi-static axial compression and high-speed axial compression tests of extruded magnesium alloy circular tubes for evaluating the crash and fracture behavior of mg parts. To capture the buckling and fracture behavior of Mg tube during the axial compression tests, FE simulation adopts different types of flow curves depending on the deformation mode such as tension and compression with LS-DYNA software. The Mg tube undergoes compressive plastic strain prior to buckling while according to the model based on Hill yield criterion only bulging along the radial direction is predicted. Due to the tension-compression asymmetry of Mg alloys, diameter of Mg tube expands largely at the initial plastic strain before having bulging or folding while only a bulging mode typical for materials with cubic crystal structure can be predicted. Simulation results such as punch load and deformation mode are compared with experimental results in the axial crushing test with AZ61 alloy.     

AZ91D镁合金在水介质下的冲击磨损特性研究

研究了AZ91D镁合金在冲击载荷和去离子水介质综合作用下的磨损特性.结果表明,镁合金表面冲击斑深度及面积随冲击次数的增加而增加;冲击磨损初期,损伤的主要形式为塑性变形及粘着磨损,随着表面塑性耗竭,微观疲劳裂纹产生;磨损后期,水介质的腐蚀作用明显,加速了材料表面的损失.     

球囊扩张式冠脉支架耦合扩张变形机理研究

完整的支架耦合扩张过程包括压握收缩、自由扩张和与动脉血管壁的综合作用过程。文中在不考虑血管内斑块的情况下,利用有限元方法(FEM)分析了两种材料(SUS-316L、CoCr-L605)的支架动静态连续变形过程,重点研究了支架受到脉流载荷时的作用机制。通过设定接触,边界条件和载荷等关键条件控制求解过程,比较了它们在几何变形、应力分布等方面的差异性,并利用轴向缩短率、径向回弹率、静态强度和疲劳强度等指标定量预测两种支架的生物力学性能。有限元模拟对支架的设计及其性能的评价有一定指导意义。     

镁合金低周疲劳寿命预测模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境下应力控制的低周疲劳试验,采用Basquin模型、SWT模型、应变能-寿命模型等模型进行了镁合金低周疲劳的寿命预测。在此基础上,基于连续介质损伤力学的不可逆热力学理论,将镁合金的低周疲劳损伤视为一个不可逆的耗散过程,用熵来反映系统的耗散过程,并以每一次循环的平均应变增量来反映平均应力对材料的影响,提出了一种新的镁合金低周疲劳寿命预测模型。用该模型进行了镁合金的低周疲劳寿命预测,预测结果与实测结果符合较好,同时相比上述其他模型,该模型具有较好的预测效果。     

镁合金非对称应力载荷下的低周疲劳损伤演化和寿命预测

将弹性模量、等效模量、总应变能密度及平均应变的变化作为损伤变量,对镁合金非对称应力载荷下的低周疲劳损伤演化进行分析,建立了相应的寿命预测模型。结果表明：选取总应变能密度或平均应变的变化作为损伤变量可以描述镁合金非对称应力载荷下的低周疲劳损伤演化,相应的寿命预测模型预测效果较好;选取平均应变的变化作为损伤变量所得损伤曲线具有更好的代表性。     

高强铝合金热塑性变形本构关系研究现状及发展趋势

高强铝合金热成形工艺条件下的变形行为表征，需要在考虑温度、应变速率及应变影响的基础上结合微观演化行为建立热塑性本构关系。总结了高强铝合金热塑性变形本构关系相关研究成果。研究结果表明：广泛应用的唯象本构模型通过修正模型参数可以充分耦合应变、温度及应变速率作用，并准确地预测不同变形条件下的流动应力，然而缺乏对变形机制的明确解释，使得唯象本构模型对试验温度、应变速率变化范围较大以及试验条件范围外的变形行为预测精度难以得到保证；基于物理意义的本构模型能够模拟位错密度、晶粒尺寸及动态再结晶等微观演化过程，对流动应力进行精确计算，展现了强大的宏微观变形预测能力，是高强铝合金热塑性变形本构关系的研究趋势。