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介绍：药物置于气囊中，达到指定位置后药物释放，膨胀撑起支架，致使支架发生塑性变形，气囊释放完后回缩。支架但由于塑性形变的产生，自身撑起血管，使血管直径变大，即可达到使血液更好流通的目的。
本次仿真计算流程如下：
1）依据所提供参数，建立各部件的三维模型（于CATIA中完成）；
2）完成各部件的网格划分，并进行装配（于HYPERMESH中完成）；
3）保存各部件的INP文件，导入ABAQUS中进行有限元分析；
4）获取有限元分析结果，并对所得数据结果进行后处理；
5）完成报告的撰写。
血管支架二维模型简图如图2-1所示。
图2-1 血管支架三维模型简图
图中参数说明如下：
Rstent=0.75；Lstent=8.0；hc=0.9；dH=2π*Rstent/Ny (Ny=12)；P1=0.25 P2=0.5；Wstrut=0.1；Tstrut=0.1 (也就是大S形状矩形截面的长宽，小S形状的为Wstrut一半，Tstrut一样大)
按照以上参数在CATIA中建立支架模型，如图2-2所示。由于模型为轴对称模型，因此建模时只需要建立一部分，划分网格后通过镜像、对称等操作即可获得整个支架完整的有限元模型，网格划分在HYPERMESH中完成，如图2-3.
图2-2 血管支架实体模型
图2-3 血管支架有限元模型
模型全部为六面体单元，单元类型为C3D8R，共计99390个单元，130176个节点。
气囊三维模型参数为，长度为10mm，直径为1.6mm，厚度为0.02mm。三维及有限元模型如图2-4。
图2-4 气囊三维模型及有限元模型
模型中为六面体单元，单元类型为C3D8R，共计2048个单元，4092个节点。
血管中堆积血小板，血小板直接与支架接触。其三维模型与有限元模型如图2-5
图2-5 血小板三维模型及有限元模型
模型中为六面体单元，单元类型为C3D8R，共计2700个单元，3720个节点。
依据《11Geometryparameterization and multidisciplinary constrained optimization of coronarystents》，将血管考虑为三层，内膜、血管中层、外膜，每一层具有不同的物理参数。其三维模型与有限元模型如图2-6.
图2-6 血管三维模型及有限元模型
模型中为六面体单元，单元类型为C3D8R，共计3600个单元，5518个节点。
整体装配模型如图2-7所示。
图2-7 整体装配模型
在HYPERMESH中将装配模型各部分保存为不同的INP文件，导入有限元分析软件ABAQUS中，进行组装。各部分模型分别保存的原因是导入ABAQUS后，方便对各接触面施加接触。
模型中共计有6种不同的材料，详细情况如表3-1.
表3-1 模型中各部分材料的指定
| 部件 | 材料 | 材料本构模型 | 密度(t/mm3) | 模量(MPa) | 泊松比 | ||||
| 气囊 | 尼龙 | 线弹性 | 1.15e-9 | 920 | 0.4 | ||||
| 支架 | 7075T6 | 线弹性 | 2.7e-9 | 69000 | 0.33 | ||||
| 本构参数 | C10 | D1 | |||||||
| 血小板 | X | Neo-Hookean | 1.14e-9(密度) | 0.03 | 1.667 | ||||
| 本构参数 | C10 | C20 | C30 | C40 | C50 | C60 | |||
| 血管内膜 | X | 超弹性（多项式） | 1.15e-9(密度) | 6.7e-3 | 0.54 | -1.11 | 10.65 | -7.27 | 1.63 |
| 血管中层 | X | 超弹性（多项式） | 1.15e-9(密度) | 6.52e-3 | 4.89e-2 | 9.26e-3 | 0.76 | -0.43 | 8.69e-2 |
| 血管外膜 | X | 超弹性（多项式） | 1.15e-9(密度) | 8.27e-3 | 1.20e-2 | 0.52 | -5.63 | 21.44 | 0.00 |
其中血小板及血管密度参数引自于《血管软组织物理建模仿真》论文中；其余各项参数引自于《11Geometry parameterization andmultidisciplinary constrained optimization of coronary stents》。
3.2各接触面的接触设置
表3-2 各接触面接触设置
| 接触面 | 接触类型 | 约束方法 | 滑移方式 | 接触算法 |
| 血管外膜-血管中层 | TIE | |||
| 血管中层-血管内膜 | TIE | |||
| 血管内膜-血小板 | TIE | |||
| 血小板-支架 | Surface- Surface | 罚刚度算法 | 有限滑移 | 法向硬接触； 切向摩擦系数0.02 |
| 支架-气囊 | Surface- Surface | 罚刚度算法 | 有限滑移 | 法向硬接触； 切向摩擦系数0.02 |
| 血小板-气囊 | Surface- Surface | 罚刚度算法 | 有限滑移 | 法向硬接触； 切向摩擦系数0.02 |
| 气囊外表面 | Self-Contact | 罚刚度算法 | 有限滑移 | 法向硬接触； 切向摩擦系数0.02 |
载荷设置
表3-3 载荷设置
| 作用时间 | 作用方式 | 作用位置 | 载荷大小 |
| 0-0.03s | pressure | 气囊内表面 | 逐渐增至3.6MPa |
| 0.03-0.05s | pressure | 气囊内表面 | 维持3.6 MPa不变 |
| 0.05-0.06s | pressure | 气囊内表面 | 从3.6MPa减至为0 |
在ABAQUS中采用光滑幅值加载曲线定义载荷。
约束设置
约束设置如图3-1.
图3-1 仿真模型约束设置
如图对血管首尾两端节点施加全约束，即约束所有自由度；另由于模型时对称图形，因此在模型中间截面上的节点不应有轴向方向的位移，因此约束中间截面节点在Z向的位移为0。
以上设置完成后，在ABAQUS/EXPLICIT中计算，输出包括位移、应力、应变、接触力、内能、动能等参量。
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