血管残余应力的一种确定方法

动脉无载荷状态下存在残余应力,分析血管壁在载荷状态下的应力分布必须计及血管壁的残余应力。本文通过检测动脉不同轴向伸长比条件下的压力—容积(p—V)数据,根据其p—V实验曲线的“S”型特征,提出了一种用反正切函数关系对试验数据点进行拟合,进而导得动脉管壁周向残余应力沿壁厚分布的方法。文章对10只正常大鼠颈动脉的分析结果表明,大鼠颈动脉周向残余应力沿血管壁厚呈单调上升趋势。残余应力在内壁处为负呈压缩状态,在外壁处为正呈拉伸状态,并且内外壁处应力绝对值大小基本相等,大约在2．5kPa左右。文章结果对进一步分析动脉管壁在载荷作用下的应力分布提供必要的信息。     

脉动流条件下血管壁的应力分布

为了分析血液-血管耦合运动所产生血液脉动压力载荷对血管壁应力分布的影响,利用线性化的血液-血管耦合运动方程的Womersley解,导得血液脉动压力载荷下的血管壁Green应变,同时利用Fung的血管壁应变能密度函数,导得相应血管壁应力分布的一般表达式.数值结果表明,在脉动流条件下,当考虑血液-血管耦合运动时,血管壁中周向应力最大,轴向应力居中,径向应力最小;血管壁的残余应力将明显减小血管内壁的应力集中;脉动压力载荷将导致血管壁周向应力在一个心动周期中随时间的脉动,而且随着Womersley数α和血管轴向约束参数K*的增大,血管壁周向应力的脉动将明显加剧,提示在分析动脉重建时必须计及血液-血管耦合运动对血管壁应力分布的影响.     

脉劝流条件下血管壁的应力分布

为了分析血液-血管耦合运动所产生血液脉动压力载荷对血管壁应力分布的影响,利用线性化的血液-血管耦合运动方程的Womersley解,导得血液脉动压力载荷下的血管壁Green应变,同时利用Fung的血管壁应变能密度函数,导得相应血管壁应力分布的一般表达式.数值结果表明,在脉动流条件下,当考虑血液-血管耦合运动时,血管壁中周向应力最大,轴向应力居中,径向应力最小;血管壁的残余应力将明显减小血管内壁的应力集中;脉动压力载荷将导致血管壁周向应力在一个心动周期中随时间的脉动,而且随着Womersley数α和血管轴向约束参数K～＊的增大,血管壁周向应力的脉动将明显加剧,提示在分析动脉重建时必须计及血液-血管耦合运动对血管壁应力分布的影响.     

脉动血压对在体轴向极限强约束血管壁应力分布的影响

本文详细分析正弦脉动压力载荷对动脉管壁应力分布的影响。结果表明,对某确定时刻,包含在运动方程中的惯性项对血管壁应力的影响很小,可忽略不计;在体轴向极限强约束下,血管壁周向应力随时间的变化曲线与压力曲线同相位和同周期,而且振幅不随频率的快慢而改变。一个心动周期内,血管内、外壁处周向应力随时间变化的平均值只与脉动压力载荷的平均值有关,而振幅主要与脉压有关,在内壁处随平均压的改变有一定变化,但在外壁处受平均压的影响很小。     

用p-V指数关系确定血管壁的周向应力

通过检测，得到在体轴向伸长比条件下血管段的压力－容积（p-V)数据，利用指数函数关系，求得在一定内压作用下血管壁周向应力沿壁厚的分布。并以正常大鼠腹主动脉为例进行计算，结果表明，在生理压力作用下，残余应力对血管壁周向应力的分布有很大影响，不考虑残余应力将使血管内壁处出现明显的周向应力集中，当考虑存在于血管壁内的残余应力后，周向应力沿壁厚的分布将变得较均匀，例如当内压p=10kPa时，血管内、外壁周向应力值之比，对前者将达10以上，而对后者差不多只有2左右。所得结果与用Fung提出的应变能密度函数的计算结果作比较，发现二者符合得相当好。     

在体轴向伸长比条件下血管壁的周向应力分布

本文通过检测在体轴向伸长比条件下血管段的压力－容积数据,利用应变能密度函数,求得血管壁周向应力沿壁厚的分布。文章的正常大鼠腹主动脉为例进行计算,结果发现,在生理压力作用下（例如ｐ＝１３．３ｋＰａ）,不考虑残余应力确实出现在血管内壁处的周向应力集中,血管内、外壁处的应力值之比可达１５左右,而存在于实际动脉管中的残余应力会使血管壁中的周向应力沿壁厚的分布明显趋于均匀,血管处的周向应力之比差不多只有２左     

血管的应力和零应力位形

针对切开血管段得到的零应力位形，引入包括张开角在内的四个几何参数表示从零应力位形到完整血管的几何变换，按弹性物体有限变形的原理，采用Mooney—Rivlin物质模型，讨论所引入参数与血管中应力，压力和轴向力的定量关系。     

焊接残余应力对含缺陷管道 TK?值的影响研究

为给含缺陷焊接管道脆性断裂的进一步研究提供基础,本文采用本征应变与局部应力相结合的方法模拟了两种典型的焊接残余应力,并计算了含内表面环向裂纹的管道分别在这两种残余应力作用下的应力强度因子K和裂尖约束应力T .计算结果表明:管道厚度方向的应力分布决定了裂纹根部的K ?值,沿着管道厚度呈拉应力分布的残余应力对应较大的K值与较小的T 值, T而沿着管道厚度总体呈弯曲分布的残余应力对应较小的K值与较大的T 值;在残余应力分布和管道厚度都相同的条件下,管道内径对K ?值的影响随着裂纹深度的增大而加强.T     

双折射主切片法研究热历史对有机玻璃残余应力分布的影响

本文应用双折射主切片法研究了热历史对有机玻璃残余应力分布的影响。研究表明:淬火有机玻璃残余应力的分布规律与玻璃型号、冷却方式无无关;残余应力的数值取决于淬火冷却速率。退火能大幅度降低淬火有机玻璃内的残余应力,消除程度取决于退火温度和保温时间。在测定淬火有机玻璃残余应力方面,本文所推荐的双折射主切片法不仅远优于现有的只能定性和半定量的表面应力测量方法,而且优于能定量的剥层法和双折射次切片法。     

外支架对移植静脉力学特性的影响

自体静脉移植是动脉粥样硬化等血管阻塞疾病的主要治疗手段之一,但移植静脉重建引起的再狭窄严重影响通畅率。研究表明,静脉和动脉之间几何尺寸与力学性质的不同以及力学环境的差异是吻合口再狭窄的主要原因。在动脉环境下,静脉桥路被严重扩张,桥路的内半径要比宿主动脉的大很多,这不仅大大提高了桥路管壁中的应力水平,而且也促使吻合口附近涡流的形成。管壁中增高的周向应力和由于涡流引起的紊乱的切应力是静脉桥路再狭窄的主要原因。为了提高静脉桥路的通畅率,外支架的技术日益引起人们的重视。外支架除了可以加强静脉桥路壁强度,降低管壁中的周向应力外,还可以消除吻合口附近的涡流,从而起到保护作用。本文将综述外支架保护静脉桥路的研究历史以及目前现状。     

压力机焊接残余应力的状态分析

对 ２０００ｋ Ｎ 及 １５００ｋ Ｎ 压力机焊后残余应力状态进行了测试分析,并对用振动法和热处理两种方法进行消除残余应力的效果进行了现场测试及对比分析。     

图解法测定压力容器残余应力的研究

电测法测定压力容器的残余应力,关键取决于屈服应力的确定。本文基于平面应力屈服条件,通过薄壁筒压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,用图解的方法研讨了测点的屈服应力。结果发现,残余应力和弯曲应力均可改变薄膜应力轨迹,以致组合应力部位的屈服应力不同于薄膜应力部位,但是,拉应力区域,第一主应力方向的Tresca屈服应力均为sσ。根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,通过分解薄壁筒焊缝的电测应力曲线,探讨了测点第二主应力方向的Tresca屈服应力以及用Mises屈服轨迹得到残余应力的方法。探究结果表明,压力容器的残余拉应力可以通过电测应力用图解方法得以测定,并且其测试精度可满足工程要求。基于平面应力屈服条件,研讨了压力容器非膜应力部位的组合应力轨迹,并根据应力轨迹与屈服轨迹之交点的应力符合屈服条件的原理,用薄壁筒的电测应力曲线,探究了图解法测定压力容器残余应力的可行性。结果表明,图解法可用于压力容器残余拉应力的测定,并且其测试精度可满足工程要求。     

高压气瓶工艺残余应力测试和分析

用X射线及磁记忆两种方法对压缩天然气的高压气瓶应力状态进行了系统分析,对一个气瓶整体制造工艺中的残余应力变化用X射线法进行了跟踪检测。考察了气瓶锻造后、淬火后及回火后外表面的残余应力状况,对相同测点进行了三次应力测试。为准确找到测点位置并寻求两种方法之间关系,在每次应力测试之前,均用金属磁记忆方法进行了先期检测。结果表明:锻造后应力水平不高,但磁记忆曲线有小幅波动,显示应力不均匀;淬火后表面具有较大压应力,最大达到0.86σS,且磁场亦有较大变化,个别点有明显应力集中;回火处理有效地消除了淬火残余应力,最大值小于0.17σS,应力均匀化,磁记忆曲线几乎无波动,效果良好。而从定量角度,残余应力和磁记忆两者之间没有明确的对应关系。对于磁记忆所显示的磁场强度变化处,用X射线法进行残余应力测试,结果并没有显示出较高的应力水平。说明两种方法不可互相替代,但以其各自的特点和优势可做互相补充。     

雷诺应力对平均和脉动压力影响的数值模拟

采用增加雷诺应力边界条件方法考察了雷诺应力对流场的影响。当雷诺应力边界条件存在时,流场内平均和脉动压力的变化体现了雷诺应力的影响。本文首先在没有雷诺应力边界条件和有雷诺应力边界条件的情况下得到TTU低矮建筑标准模型表面的平均压力系数,结果表明:考虑雷诺应力可使建筑物表面的平均压力系数的绝对值增大。本文还利用Selvam提出的脉动压力系数数学模型,计算了TTU模型表面的脉动压力系数,并对计算结果进行了分析。     

动脉壁静态非线性力学性质的实验和理论研究

在动脉血管壁力学实验及已有的拟弹性理论研究基础上,提出了一个理论模型来分析具有残余应力动脉壁的非线性力学性质． 在动脉壁被模拟为均质、正交各向异性、不可压缩和具有初应力材料的前提下,建立了一个表达有残余应力动脉壁静态三维非线性拟弹性性质的ｅ指数型本构方程． 动脉壁本构方程中的十个拟弹性参数是用我们的动脉实验数据及所发展的多曲线联合逼近算法数据拟合来确定．     

激励脉冲信号对基于周向导波的圆环损伤检测的影响

针对含有径向裂纹的圆环,本文主要研究了不同激励脉冲信号对基于周向导波的圆环损伤检测结果的影响.对具有径向裂纹以及没有裂纹的圆环,分别用不同宽度的脉冲信号激励,然后用ABAQUS程序数值计算其应变信号.由Gabor连续小波转换(CWT)处理上述应变信号以确定径向裂纹的位置.结果显示,脉冲宽度对确定裂纹位置的精确性有很大影响.根据圆环的群速弥散曲线,讨论了圆环上裂纹的确定方法.最后,为验证检测圆环损伤所选择脉冲宽度的合理性,进行了两次实验.两次实验提供了相同的结论.