流固耦合仿真技术咨询? 200

支架.jpg

如图所示,一个镍钛形状记忆合金胆道支架,附加了一个医用硅胶管结构(硅胶管内部存在几个和管壁一体的硅胶瓣膜结构),实际当中,整个硅胶管结构用医用缝合线缝到支架筋上。支架首先在体外降温到Mf温度以下,对其进行径向加载变形,使其压缩到直径较小的状态,这时硅胶管也跟着发生大变形。然后保持径向载荷,将支架植入胆管(胆管用薄壁圆筒代替),在胆管内由于体温作用,使支架升温至Af温度以上,这时卸掉径向载荷,金属支架可自行恢复到压缩前的状态,并使附加在上面的硅胶管结构也跟着恢复形状。在整个过程中,支架从植入胆管内升温这一步开始,到最后支架完成形状恢复,始终存在胆汁的流场作用。此外,因为硅胶管内的瓣膜相对较软,所以我感觉它在胆汁流体作用下可能会发生小变形。

最终,我想得到的是:1.支架植入胆管后,在胆管内恢复形状这一动态过程中,支架、硅胶、胆管等模型在流场环境下的应力、应变变化及其变形过程,以及流场的变化过程;2.支架完成形状恢复后,最终稳定状态下支架、硅胶、胆管的应力应变分布,以及流场的稳定状态;3.支架出口处的流量(或流速)大小。

以上是比较理想的仿真过程,主要难点有:1.对镍钛形状记忆合金的变温度形状记忆特性进行仿真(听说需要对ABAQUS进行UMAT/VUMAT子程序二次开发,也有人说ABAQUS和ANSYS已经内置了相应的材料本构程序),硅胶的大变形仿真;2.支架与胆管壁的接触仿真;3.流固耦合分析。

如果因问题复杂无法实现仿真过程,也可考虑简化,比如,先进行支架与胆管相互作用的力学仿真,再基于变形后的支架-胆管几何模型进行流体分析,或者不考虑硅胶瓣膜在胆汁流场作用下的变形,或者对支架与胆管壁的接触仿真进行简化。

请问,采用哪些工具软件和操作可以实现上述仿真过程呢?有人说,单独ABAQUS就可以;也有人说,采用MPCCI对ABAQUS和FLUENT进行耦合分析;也有人说ANSYS的Workbench平台就可以(不过Workbench可能在镍钛记忆合金的变温度形状记忆特性仿真方面有所欠缺)......有人说,这个仿真很简单,正常的有限元软件都能实现;也有人说这个仿真比较复杂,不太好做。

本人研二在读,科研工作刚起步,仿真新手一枚,ABAQUS正在学习,目前只会简单的静力学分析,FLUENT还在学习当中。希望各位专家能够尽量给予较为详细的指导和建议,本人不胜感激。有偿技术指导咨询也可以考虑。


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共1个回答

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  • 胡洪瑞
    2018年10月16日

    本人研一,正在做的东西和你很像,不过我的是升主动脉的支架植入术,研究支架植入的仿真模拟快半年了,方便的话可以留个QQ讨论下,我也有很多的问题没解决。

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