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摘 要：為了降低某液壓支架底座工作時的最大應力，提高其安全性，使用ABAQUS軟件對3種工況下的底座進行強度分析，找出底座的薄弱點。對底座重新進行參數化建模，使用Isight軟件聯合Catia和ABAQUS對底座進行優(yōu)化分析。

在此之前，我們在課堂上學習過支架的線性靜力分析、壓力容器內壓靜力分析、含切口板材單軸拉伸模擬、罐與接管的熱分析、基體上薄膜脫粘分析等，結合這些基礎，通過設定材料屬性，使用ALE自適應網格控制，調用Umeshmotion子程序，來模擬高溫下冰塊的熱傳遞和融化過程。ABAQUS的Umeshmotion利用自適應網格技術在計算過程中自動調整節(jié)點位置，由此可進行燒蝕、磨損等涉及節(jié)點移動的模型仿真。

本文以鋼結構支架為例，在iSolver軟件中建立鋼結構支架模型，分析壓力載荷對支架影響，演示了iSolver建模與仿真分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。2、模型建立鋼結構支架采用殼單元結構，矩形板長×寬為300mm×180mm，方管邊長為20mm，高度為100mm。

徑向支撐力是支架的重要性能參數，通過仿真實現對支架的徑向支撐力進行計算可以節(jié)約實驗成本和縮短設計周期，是醫(yī)療支架設計過程中的重要環(huán)節(jié)，該文章詳細介紹了支架徑向支撐力提取中涉及的建模、劃分網格、邊界條件設置、后處理等過程，并且通過不同模型對比對結果進行了驗證。圖1、參考論文圖1是文獻中常見的徑向支撐力提取方法，該文章也是采用這一方法進行操作。

本文以異形支架受力分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。 2. 模型背景 此案例為某類異形支架的靜力學分析，分析對象為不規(guī)則三維實體結構，為保證最大限度將模型劃分為六面體網格，需要將模型進行適當切分。該壓力容器建模選用的單位制為mm-MPa-s制，結構材料為鋼，其彈性模量為200000MPa，泊松比為0.3。 3.

2）要求確定這兩種工況下支架撓度隨時間變化的情況，以及內圓角處的最大主應力。根據分析結果來改進設計，以減小應力集中。 二、建模要點 1) 此問題研究的是結構的靜態(tài)響應，所以分析步類型應為 Static,General。 2) 由于關心的是應力集中部位的應力狀態(tài)，所以在模型中使用C3D20R 單元（20 節(jié)點六面體二次縮減積分實體單元）。

在ABAQUS中，幾何非線性即大變形可在分析步 (Step) 中選擇開啟，開啟后在分析過程中會考慮到幾何非線性。材料庫中有豐富的材料可供選擇，對于橡膠材料可選擇超彈性、粘彈性。

使用一個非線性靜力學分析來仿真三步的支架搭建過程。 1. 使用提升壓力擴張動脈（血管成形術） 2. 放置支架 3. 使用平均血壓收縮動脈，并在支架和動脈壁之間建立接觸 建模： 心血管支架建模包含三個部分：支架建模，動脈壁和斑塊建模，支架-斑塊接觸建模。

▲ 接觸初始化定義補充邊-面、邊-邊算法：Abaqus/Standard中使用的面對面接觸算法，難以解決點/邊-面和邊-邊接觸(在支架收縮過程中可能發(fā)生)；邊-表面的算法，考慮了實體和殼單元建模的三維實體邊和最明顯的幾何特征邊，并默認激活帶有45度的截止角；邊-邊算法，考慮了涉及實體特征邊和殼周邊/特征邊的接觸。

目前醫(yī)療支架建模方法 目前，醫(yī)療器械對應的支架在仿真時為了獲得六面體網格，創(chuàng)建方法有兩種，一種是在ABAQUS中創(chuàng)建一個單元，劃分，然后層層加厚，再使用插件卷曲；另一種是在使用第三方軟件繪制后，導入其他第三方軟件劃分六面體網格后導入。前一種沒有規(guī)避abaqus的建模缺點，后一種可能導致失真。

1 壓縮機支架分析1.1 有限元模型壓縮機質量為6.5kg，材料為鑄鋁ADC12。對其內部復雜構造進行簡化建模，并根據壓縮機的外殼進行實體solid網格劃分。壓縮機網格采用tetra四面體網格，網格尺寸選用4mm。壓縮機支架也為鑄鋁件，亦采用tetra四面體網格。壓縮機支架作為過渡支架通過長桿螺栓將壓縮機固定在發(fā)動機缸體上，其有限元模型如圖1所示。

2 模擬結果分析2.1 浸泡腐蝕結果分析利用COMSOL建立的三維模型，可研究Q235和304L鋼在溫度為22℃下的3.5%NaCl溶液中浸泡30天后的腐蝕情況。通過三維圖像可以清晰地觀察和比較兩種鋼材的腐蝕形貌和腐蝕深度。

設置完成之后就可以運行求解，借助ABAQUS軟件的后處理部分查看云圖，讀取相應的模態(tài)頻率與模態(tài)振型。下面我們以某一懸置支架的模態(tài)分析為例簡述懸置支架的模態(tài)分析過程。

支架的常用材料是鎳鈦合金鎳鈦。在制造過程中，支架被退火和淬火成特定形狀。退火法是一種使支架在高溫下保持一定時間的熱處理，而淬火過程是將支架浸入淬火劑中，以一定的速度冷卻。支架的冷卻速度應加以控制，因為冷卻速度太慢對制造過程效率不高，而冷卻速度太快會增加支架的脆性，導致熱誘發(fā)應力和裂紋。在本次模擬中，我們模擬了退火支架從 400°C 到室溫（20°C）的淬火過程。