半桥支架治疗主动脉弓动脉瘤的仿真

针对顶部附带局部突起的主动脉弓动脉瘤,提出了一种半桥支架治疗方法．为展示动脉瘤附近的详细流动情形和压力、壁面切应力分布,检验半桥支架是否具有可以促进瘤腔内血栓、闭锁形成的血流动力学特征,构建了无支架和半桥支架治疗带局部突起的主动脉弓动脉瘤模型．利用计算流体力学的方法对2个模型中的生理性血液流动进行了仿真,并对血流动力学进行了比较和分析．仿真结果表明:半桥支架模型瘤腔内的流动受到明显抑制,特别是局部突起处的压力和壁面切应力大大地减小了,因此,半桥支架可以促进瘤腔内血栓的形成,并能减小动脉瘤破裂的危险,是一种可行的支架治疗动脉瘤的方法．     

血管支架疲劳寿命分析

为了对血管支架的疲劳寿命进行评估,本文建立动脉管壁/血液耦合模型,采用有限元法,利用AN-SYS有限元分析软件,对植入支架后的血管内血流动力学、以及血液对植入支架的血管内壁的作用整个过程进行了模拟分析,实现了结构分析和流体分析的耦合计算,得到了在周期性正弦血流的条件下流固耦合过程的数值结果.由流固耦合结果及304不锈钢高周疲劳的S-N曲线对血管支架的疲劳寿命进行了评估.模拟结果显示,血流对支架产生周期性的应力,此周期性应力影响血管支架的疲劳寿命.     

冠脉支架虚拟植入过程的流固耦合动力学模型

考虑了弯曲冠脉和血管支架的变形对腔内血流动力学特性的影响,构建了扩张冠脉-剪切细化血液流体的顺序流固耦合动力学模型.研究了血管支架连接筋几何结构(S型和N型)和血管狭窄率(24％、40％、50％)对血流动力学特性的影响,分析了血管支架介入引起的血管等效应力和血流脉动作用下的壁面剪切应力,进而评价了血管斑块的生物力学损伤...     

人工心脏植入方式对主动脉内微栓运动规律的血流动力学影响

为阐明人工心脏植入方式对主动脉内微栓运动的影响规律,首先,根据临床心衰患者的CT数据重建个性化真实主动脉模型,在此基础上耦合人工心脏串联植入与旁路植入模型,其中人工心脏泵植入主动脉内与心脏形成串联模式,旁路植入模式是人工心脏泵植入到心尖与升主动脉之间;其次,采用离散相理论和有限元方法对该模型进行血流动力学研究,获得不同人工心脏植入方式下主动脉内血流动力学的变化以及微栓分布数据;最后,对微栓分布数据进行统计学分析,获得人工心脏植入方式对主动脉内微栓运动的影响规律.串联植入方式下,进入降主动脉的概率是69.43%,微栓运动轨迹较规律;旁路植入方式下,进入降主动脉的概率为86.16%,微栓运动轨迹较紊乱.人工心脏的不同辅助方式改变了主动脉内血流动力学环境,从而可能影响微栓在主动脉内的运动规律.     

子瘤对脑动脉瘤破裂风险影响的血流动力学研究

为了阐明子瘤对于脑动脉瘤破裂风险的血流动力学影响机制,获取带子瘤和未带子瘤的患者CT图像信息进行三维重建,得到3D模型——带子瘤模型和未带子瘤模型2种,通过血流动力学计算方法,利用Fluent软件计算并得到计算结果.分析结果得到两模型各类血流动力学参数——内部流场、壁面切应力(WSS)、切应力震荡因子(OSI)、粒子滞留时间(RRT),并进行比较分析,得到带子瘤模型与未带子瘤模型的结果之间的差异,得出带子瘤模型对其发展机制的影响.结果表明:带子瘤的模型内部流场更不稳定,WSS更低(未带子瘤模型WSS最大值为9.5 Pa,而带子瘤模型WSS最大值为6 Pa);同时,带子瘤的模型高OSI的面积大于未带子瘤模型的高OSI面积;而带子瘤模型的高RRT面积也远大于未带子瘤模型的高RRT面积,说明带子瘤的瘤内部血流方向杂乱,更容易产生血栓.因此,带子瘤模型的OSI和RRT普遍偏高,而WSS偏低.针对带子瘤的模型,内部流场的差异性主要表现为:低WSS、高OSI和高RRT,而这三者对动脉瘤的生长发展有很大影响;同时说明WSS、OSI、RRT是判断动脉瘤破裂的有效指标,对研究脑动脉瘤的破裂机制具有一定的意义.     

用于数值模拟的带支架个性化主动脉弓动脉瘤有限元模型的构建

为了准确地分析动脉瘤壁面切应力及梯度变化,采用逆向工程的思想方法,借助Geomagic和Pro/E软件,以原始STL(stereo lithography)格式的表面模型为依据,建立了一个个性化主动脉弓动脉瘤实体模型,并在其内部创建理想化支架;利用ANSYS有限元分析软件,最终完成实体模型的建立和分块,并针对边界层和支架进行分区域网格划分.结果表明:所建立的有限元模型可进行血流动力学模拟仿真;模型基本满足对特定区域网格细划分的需要,可以为支架介入治疗动脉瘤的血流动力学仿真提供基础;这种模型建立方法为建立其他类似模型提供了参考.     

面向医学应用的血流动力学数值模拟(I):动脉中的血流

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.     

面向医学应用的血流动力学数值模拟(Ⅰ)：动脉中的血流

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.     

颅内动脉瘤破裂风险评估模型的研究

血流动力学和形态学被认为是颅内动脉瘤破裂的主要因素,探索它们之间的关系对于建立一种可供临床医生评估动脉瘤破裂风险可能性的方法是十分必要的.通过对分布于190名患者中的198例侧脑动脉瘤(96例破裂,102例未破裂)进行形态学分析和计算流体动力学研究,计算8个形态学参数和6个血流动力学参数,并评估其统计学意义,观察到参数...     

颅内脑动脉瘤夹结构的研究

阐述了颅内脑内动脉瘤夹的发展现状衣研制它的必要性，分析了脑动脉瘤夹的技术特点及各个部位的功用，并采用理论计算与实际对瘤夹的合理性进行了验证，最后得出了影响脑动脉瘤夹结构的各种因素，从而设计出能满足医学应用的颅内脑动脉瘤夹。     

桁架外形对其次应力的影响分析

理想桁架的计算模型一直是桁架截面设计的依据,但实际桁架的结点构造与此计算模型不符.实际桁架中广泛存在次应力,桁架外形对次应力的影响很大.利用有限元方法对各种不同外形的桁架因结点刚性而产生的次应力进行了计算,对它们的次应力的大小和分布特征进行了对比,从中分析了桁架次应力随桁架外形改变而改变的规律性.初步探讨了形成上述规律性的原因和减小桁架次应力不利影响的方法.指出了各种不同外形的焊接钢桁架因次应力而对截面设计产生的不同影响,并提出了考虑次应力时的设计改进建议.     

喷射航空煤油过程中静电起电实验研究

以航空煤油喷射起电实验为基础,测试了裸露于喷射燃油中的对地绝缘的金属支架上的静电电位及对地泄漏电流,并对该支架发生危险性静电放电的可能性进行了讨论.研究发现金属支架接地时,支架上的电压值达到了安全范围.     

渐缩形管道中亚音速气流的物态分析

以甲烷气体为例，采用定步长四阶龙格一库塔方法，对不同形状渐缩形管道中亚音速气体的温度和压强的变化情况进行了数值计算。结果表明：渐缩形管道中亚音速气体的温度和压强随渐缩形管道截面积的减小而单调下降，但在不同形状渐缩形管道中下降的趋势不同，其中渐缩曲线为双曲线时，温度和压强在整个渐缩段下降的趋势较为平缓。从经济和安全的角度分析认为，最合理的渐缩段曲线应为双曲线。计算结果为设计不同参数的双曲型渐缩形管道提供了理论依据。     

基于超硬刀具材料的WEDM线切割加工研究

超硬刀具材料在机械装备制造业有着广泛的应用领域,超硬材料刀具的切割是超硬刀具制造过程中的一个难题,用电火花线切割方法分割各种不同形状的复合片材料是符合我国制造业现状的可选之法。本文从超硬刀具的主要品种及特点,超硬刀具材料的线切割加工主要方法,通过分析各种加工参数与工艺指标的相互关系,探讨了线切割机的超硬材料回转表面加工装置,对超硬刀具材料的WEDM线切割加工研究提出了独到的见解。     

4D printing of personalized shape memory polymer vascular stents with negative Poisson’s ratio structure: A preliminary study

Four-dimensional(4D) printing, integrates transformation information into three-dimensional(3D)-printed structures, which means that 3D-printed structures are able to change their shapes, properties, or functionalities over time. Here, two types of shape memory personalized vascular stents with negative Poisson's ratio structure are developed via 4D printing. The genetic algorithm is used to optimize the structure. Axial compression tests, radial compression tests and three-point bending tests are carried out to study the mechanical properties of the stents. In addition, fluid-structure interaction and stress distribution during the shape recovery process are investigated based on finite element method. The shape memory behaviors of the stents are excellent and in vitro feasibility tests demonstrate that the stents can expand the simulated narrow blood vessel rapidly. Therefore, 4D printed shape memory stents with negative Poisson's ratio structure are highly promising for the treatment of vascular stenosis.     

内置分段式弹簧换热管内流场的数值模拟

针对内置弹簧换热管在强化传热过程中产生较大阻力的问题,提出了一种插入分段式弹簧的方法,并通过Fluent软件对内置不同长度的弹簧换热管某一截面处的流动特性进行数值模拟,分别取每段弹簧的长度分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm,得到了在内置不同长度弹簧的换热管内某一截面处的速度场;然后分别取不同丝径和圈径的分段式弹簧,对换热管内某一截面的流体径向速度场进行数值模拟,研究弹簧的丝径与圈径对强化传热的影响.结果表明:在换热管两端插入分段式弹簧使得管内流体径向速度提高了2~3倍,加快了管内壁区域流体的流动,使得边界层变薄,不仅加强了边界层流体的扰动,而且一定程度上降低了流体流动的阻力,从而提高了换热效率.在雷诺数相同时,内置分段式弹簧换热管相对于光管Nu数提高了2~4倍;随着丝径和圈径的增大,强化传热效率得到提高而流动阻力随着相应增加.     

天然帽用草纤维的形态结构及EDS能谱分析

对蓆草、棕丝草、琅琊草、咸草、蒲草等5种帽用草纤维用扫描电镜观察其表面形态和截面结构,发现帽用纤维表面存在大量的气孔和沟槽,测量出气孔的长度20-73μm,宽度8-33μm。截面有较大的空隙,纤维空隙的大小依次是棕丝草、蒲草、琅琊草、蓆草、咸草。对其表面选取微区进行EDS能谱分析,结果表明5种帽用草纤维都含有C、O、Al,且C、O元素的含量都在96.99%以上,其他如Si、Na、Mg、Cl、P等属于微量元素,属纤维素纤维。     

钢纤维特征对半金属摩阻材料摩擦性能影响的研究

用金相显微镜考察了以拔丝法、熔抽法、刮削法、振动切削法所制钢纤维的表面形貌及断面几何形貌.用具有不同形貌的钢纤维制成半金属摩阻材料,研究了钢纤维特征对半金属摩阻材料摩擦性能的影响.结果表明,当钢纤维表面有沟槽结构,断面为无规几何形貌时,对提高半金属摩阻材料摩擦性能有良好效果,这种钢纤维长径比的最适值也较低;表面光滑、断面规整的钠纤维,其制品性能较差,且长径比的最适值偏高.