基于超弹性模型的动脉血管数值计算

• 作者: 赵敏 边骥
• 来源期刊: 中国医学物理学杂志
• 关键词: 血管 超弹性 本构模型 数值计算
• 年，卷（期）: 2012,（6）
• 所属期刊栏目: 医学生物物理与临床应用
• 页码范围: 3813-3817
• 页数: 5页
• 分类号: G804.6|R<35>
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1005-202X.2012.06.024

摘要

目的:实验研究表明,血管在周向与轴向两种单轴向拉伸作用下表现出不同的力学特性,本文通过对血管单轴拉伸的数值计算,给出分别适用于周向和轴向荷载的模拟方法.方法:基于超弹性本构模型对轴向和周向两种单轴拉伸作用下血管的应力-应变关系进行数值计算,并结合血管组织结构特点及模型适用范围对结果进行分析,同时通过数值计算对Holzapfel-Gasser-Ogden模型中的各向异性参数对结果的影响展开讨论.结果:计算结果显示单一使用各向同性超弹性应变势函数无法准确完整的模拟两种情况下的单轴拉伸实验,周向拉伸采用各向同性超弹性本构模型的数值结果较好的吻合实验,而轴向拉伸宜采用Holzapfel-Gasser-Ogden模型.Holzapfel-Gasser-Ogden模型中各向异性参数γ描述血管中两组增强纤维主方向的分散程度,γ值越大即纤维平均主方向与轴向加载方向夹角越小,在外荷载作用下越容易使得纤维旋转到荷载方向;参数κ描述血管中每组增强纤维主方向上纤维的分散程度,κ值越大,纤维在基体中分散越广泛,材料性子越接近纤维,宏观表现越硬.结论:本文基于超弹性本构模型对轴向和周向两种单轴拉伸作用下血管的应力应变关系进行数值计算,提出分别用多项式形式的各向同性超弹性本构模型数值计算周向荷载作用下应力应变关系、Holzapfel-Gasser-Ogden各向异性超弹性本构模型数值模拟轴向荷载下力学性质,数值结果与实验吻合较好,为心血管系统的数值模拟提供指导,对血管系统的力学机制和临床研究具有重要意义.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	赵敏	兰州大学第一临床医学院	36	229	8.0	13.0
2	边骥	兰州大学第一临床医学院	1	4	1.0	1.0