有限元分析研究汇报ppt课件
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➢ 原因：有限元分析法可以分析 支架与血管之间的相互作用以及 支架自身的物理性能。
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 1.建立血管和支架模型。支架
采用的是菱形结构，使血管内 表面与支架外表面接近无缝配 合，对血管起支撑作用。 ➢ 2. 定义单元类型为solid186单 元。solid186是一个高阶3维20 节点固体结构单元，它具有二 次位移模式，能够更好地模拟 不规则的支架。
支架三维模型
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 3.定义参数。弹性模量,泊松比,
血液定义为牛顿黏性流体，将血 管壁设置为各向同性的线弹性。 ➢ 4.划分网格，施加约束。支架放 入血液后划分网格的情况如图所 示。
支架的网格图
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 5.有限元分析结果： 1）观察支架附近血流速度的变化
变缓，速度波动较小，流动相对较稳定。 ➢ 血液流经支架时，压强会逐渐变小，但变化范围不大。 ➢ 支架处的切应力基本不变。 ➢ 总的来说，支架对血液的流动影响很小，能较好地实现其功能。
4 参考文献
• [1]张彦儒, 林焰, 陆丛红，等. NURBS流曲线造型新方法及其在船舶设计中应用[J].大 连理工大学学报, 2017, 57(06)：565-570.
情况。没有支架的血管处的血 流速度并不均匀，支架处的血 流速度波动较小，血流更稳定。 2）观察支架附近切应力变化情况。 相比没有放支架的血管处，支 架处的切应力基本无变化，即 基本不影响血液的流动。
血流速度矢量图 支架附近切应力云图
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
一些结论： ➢ ANSYS软件模拟的结果表明，支架置入之后，支架处的血流速度会
➢ 算例：根据NURBS流曲线造型方法，采用人机交互的遗传 算法对7000t 散货船（设计航速18kn）设计水线进行方案 设计的数值算例．
设计水线结果及控制顶点分布 周围流场信息
第三部分
『新领域』
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
➢ 背景：截止到2011年，中国心血 管疾病患者人数约为2.3亿，与 常规外科手术相比，血管内支架 存在很多优势。
➢ CAD和NURBS的交互可以非常简单和高效的，甚至可以 说是无缝连接。因此在工业界中十分复杂的模型都可以用 CAD进行建模，再用NURBS进行有限元计算。
2 新方法
“NURBS”有限元法
➢ 一些运动物体（如汽车、飞机、船舶等）的外形设计十分 重要，可采用NURBS流曲线造型方法对其进行外形设计。
• [5]李红霞，张艺浩，王希诚. 基于有限元模拟的支架扩张、血流动力学及支架疲劳 分析[J].医用生物力学, 2012, 27(02)：178-185.
谢谢大家！
1 概述
有限元分析的基本思路
总结构离散化
单元力学分析
单元组装
总结构分析
施加边界条件
结构总反应
结构内部某单 元的反应分析
第二部分
『新方法』
2 新方法
“NURBS”有限元法
➢ NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写，是非均 匀有理B样条的意思。
➢ 用空间样条曲线来划分单元。NURBS 单元的控制点脱离 了单元本身，并且利用B-spline理论上可以把单元的光滑程 度提高到无限，而且不会显著提高计算量。
• [2]邢海瑞，朱明，崔跃，等. Ti-Ni合金血管支架的有限元分析及疲劳性能研究[J].稀 有金属, 2016, 40(10)：976-981.
• [3]江旭东，滕晓艳，史冬岩，等.冠脉支架对弯曲血管损伤机理的非线性有限元分 析[J].功能材料, 2015, 3(46)：3050-3054.
• [4]石更强，宋晓冰. 基于ANSYS软件血管支架的有限元分析[J].生物医学工程学杂志, 2015, 5 (32)：1004-1008.
有限元分析研究汇报
目录
பைடு நூலகம்『CONTENT』
▷ 第一部分 『概述』 ▷ 第二部分 『新方法』 ▷ 第三部分 『新领域』
第一部分
『概述』
1 概述
有限元法的概念 ➢ 有限元法（Finite Element Method）是基于近代计算机的快速发展而发展起来的一种近似数值方法,
用来解决力学，数学中的带有特定边界条件的偏微分方程问题（PDE）。而这些偏微分方程是工程实 践中常见的固体力学和流体力学问题的基础。 ➢ 有限元法的核心思想是“数值近似”和“离散化”。
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 1.建立血管和支架模型。支架
采用的是菱形结构，使血管内 表面与支架外表面接近无缝配 合，对血管起支撑作用。 ➢ 2. 定义单元类型为solid186单 元。solid186是一个高阶3维20 节点固体结构单元，它具有二 次位移模式，能够更好地模拟 不规则的支架。
支架三维模型
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 3.定义参数。弹性模量,泊松比,
血液定义为牛顿黏性流体，将血 管壁设置为各向同性的线弹性。 ➢ 4.划分网格，施加约束。支架放 入血液后划分网格的情况如图所 示。
支架的网格图
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
ANSYS分析过程： ➢ 5.有限元分析结果： 1）观察支架附近血流速度的变化
变缓，速度波动较小，流动相对较稳定。 ➢ 血液流经支架时，压强会逐渐变小，但变化范围不大。 ➢ 支架处的切应力基本不变。 ➢ 总的来说，支架对血液的流动影响很小，能较好地实现其功能。
4 参考文献
• [1]张彦儒, 林焰, 陆丛红，等. NURBS流曲线造型新方法及其在船舶设计中应用[J].大 连理工大学学报, 2017, 57(06)：565-570.
情况。没有支架的血管处的血 流速度并不均匀，支架处的血 流速度波动较小，血流更稳定。 2）观察支架附近切应力变化情况。 相比没有放支架的血管处，支 架处的切应力基本无变化，即 基本不影响血液的流动。
血流速度矢量图 支架附近切应力云图
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
一些结论： ➢ ANSYS软件模拟的结果表明，支架置入之后，支架处的血流速度会
➢ 算例：根据NURBS流曲线造型方法，采用人机交互的遗传 算法对7000t 散货船（设计航速18kn）设计水线进行方案 设计的数值算例．
设计水线结果及控制顶点分布 周围流场信息
第三部分
『新领域』
3 新领域
在医学领域的应用——血管支架
➢ 背景：截止到2011年，中国心血 管疾病患者人数约为2.3亿，与 常规外科手术相比，血管内支架 存在很多优势。
➢ CAD和NURBS的交互可以非常简单和高效的，甚至可以 说是无缝连接。因此在工业界中十分复杂的模型都可以用 CAD进行建模，再用NURBS进行有限元计算。
2 新方法
“NURBS”有限元法
➢ 一些运动物体（如汽车、飞机、船舶等）的外形设计十分 重要，可采用NURBS流曲线造型方法对其进行外形设计。
• [5]李红霞，张艺浩，王希诚. 基于有限元模拟的支架扩张、血流动力学及支架疲劳 分析[J].医用生物力学, 2012, 27(02)：178-185.
谢谢大家！
1 概述
有限元分析的基本思路
总结构离散化
单元力学分析
单元组装
总结构分析
施加边界条件
结构总反应
结构内部某单 元的反应分析
第二部分
『新方法』
2 新方法
“NURBS”有限元法
➢ NURBS是Non-Uniform Rational B-Splines的缩写，是非均 匀有理B样条的意思。
➢ 用空间样条曲线来划分单元。NURBS 单元的控制点脱离 了单元本身，并且利用B-spline理论上可以把单元的光滑程 度提高到无限，而且不会显著提高计算量。
• [2]邢海瑞，朱明，崔跃，等. Ti-Ni合金血管支架的有限元分析及疲劳性能研究[J].稀 有金属, 2016, 40(10)：976-981.
• [3]江旭东，滕晓艳，史冬岩，等.冠脉支架对弯曲血管损伤机理的非线性有限元分 析[J].功能材料, 2015, 3(46)：3050-3054.
• [4]石更强，宋晓冰. 基于ANSYS软件血管支架的有限元分析[J].生物医学工程学杂志, 2015, 5 (32)：1004-1008.
有限元分析研究汇报
目录
பைடு நூலகம்『CONTENT』
▷ 第一部分 『概述』 ▷ 第二部分 『新方法』 ▷ 第三部分 『新领域』
第一部分
『概述』
1 概述
有限元法的概念 ➢ 有限元法（Finite Element Method）是基于近代计算机的快速发展而发展起来的一种近似数值方法,
用来解决力学，数学中的带有特定边界条件的偏微分方程问题（PDE）。而这些偏微分方程是工程实 践中常见的固体力学和流体力学问题的基础。 ➢ 有限元法的核心思想是“数值近似”和“离散化”。