自膨胀型NiTi医用血管支架的疲劳失效及优化设计

目前NiTi自膨胀型血管支架主要是采用激光切割管材而成的管网式结构，用于血管狭窄的治疗具有变形抗力适中、抗挤压及再狭窄率低等优点，除了心脏血管还特别适用于颈部和腿部的浅表动脉血管。本项目对NiTi支架在脉动和非脉动加载下的疲劳失效进行研究，针对激光切割和电解抛光等加工工艺引起的表面状态以及NiTi管材的微观结构特点，考虑支架的结构特征和材料相变特性，开展支架材料及支架典型单元结构的实验，揭示其疲劳损伤失效机理，建立考虑微观结构和表面质量的疲劳寿命描述模型；和材料的本构模型相结合，开发支架的疲劳失效预测和寿命评定理论体系；在此基础上，实现NiTi支架的优化设计技术，提出新的或改进的支架结构。本研究可揭示支架结构的疲劳失效机理，能够完整地得到支架结构疲劳寿命评定方法和支架表面质量的参数评定，为工程生产和安全应用提供理论指导，具有重要的理论研究价值和广泛的应用前景。

针对NiTi自膨胀性支架在使用过程中受到的各种载荷特点，进行疲劳失效研究。考虑最常用的激光切割加工工艺和电解抛光等表面处理方法引起的材料和结构表面特点以及NiTi管材的微结构特点，结合影响材料性能的各种其他因素（如温度、加载频率、载荷状态等）对NiTi形状记忆合金材料的超弹性相变性能和疲劳性能进行了系统广泛研究，获得了材料的相变及疲劳性能数据；揭示了材料的疲劳失效机理；建立了考虑材料在大的变形情况下的本构模型。为了模拟真实情况，血管采用了超弹性材料，对支架的使用过程，包括压缩-自膨胀-支撑血管-脉动载荷，进行了分析，提取在这一复杂过程中支架的受力及应力应变分布状态；对支架试验单元的选取进行设计，建立了支架典型单元结构疲劳试验的方法。 研究了表面状态（缺陷）对支架性能的影响，揭示了支架单元疲劳失效机理；和材料的本构模型相结合，建立了支架的疲劳失效预测和寿命评定方法。在此基础上，实现NiTi支架的优化设计技术，提出改进的和新的支架结构。本研究可揭示支架结构的疲劳失效机理，能够完整地得到支架结构疲劳寿命评定方法，为工程生产和安全应用提供理论指导，具有重要的理论研究价值和广泛的应用前景。