Abaqus血管支架仿真|几何和网格划分
本文摘要（由AI生成）：
这篇文章介绍了使用Abaqus软件创建和分析血管支架模型的过程。首先，通过创建胞元阵列和合并接缝节点来构建平面编织几何，然后使用Wrap Mesh插件将其卷曲成管状。接着，介绍了用于制造和植入支架的工具的建模方法，包括使用RSURFU和ART插件来模拟支架的卷曲、扩张和弯曲过程。此外，还介绍了如何创建血管模型、导入孤立网格以及复 制对象等技巧。最后，提到了通过Unwrap Mesh插件将变形的支架网格展开成平面几何，以便进行进一步的分析和设计改进。整个过程涵盖了从几何创建到网格划分、工具建模、血管创建以及后处理等方面的内容，为使用Abaqus进行血管支架建模和分析提供了有益的参考。
依计划，根据心情依次推送支架的建模基础、几何和网格划分、单元选择、材料和截面属性、分析步设置、载荷接触和约束、收敛调整，以及后处理、参数优化等内容。
Abaqus
1. 模型介绍
支架分析模型通常包含三个主要部分：Stent支架、在制造和开发过程中与支架相互作用的工具、放置支架处的血管。
支架的建模方法取决于其制造方式，但都可以使用Abaqus/CAE创建激光切割支架和金属丝支架。通常忽略不计卷曲和扩张工具的自身变形，大多数分析考虑其为刚性，有时气球被建模为可变形的。血管通常设置为可变形体，可是已知形状的测试血管几何，或从医学成像获得腔体几何。
针对激光切割支架，按照设计图，激光束指向金属管的轴线切割金属管。其几何特征有支架的外表面遵循激光切割所用设计图，支架的侧面沿圆柱的径向；建模所用的初始几何为用于激光切割机加的平面2D。
▲ 激光切割支架
1）导入草图
Abaqus/CAE导入平面激光切割模型，作为草图或Part；Abaqus/CAE支持大多数几何文件。
▲Abaqus/CAE导入草图或Part
▲ 识别胞元
▲ 切分几何
▲ 划分网格
▲ 阵列胞元，创建实例
▲ 合并接缝处节点
▲拉伸实体单元
▲ Wrap 网格为管状
7）合并接缝处的重复节点
▲合并节点
▲ 线形支架
l = a / (2 cosβ)
▲ 胞元块
2）创建实例
▲编织平面几何
▲ Wrap Mesh管状
在制造和植入时，有多个工具与支架接触交互，包括：用于退火前扩张激光切割支架的扩张工具，用于减小支架直径，使其匹配传送系统的卷曲机，以及用于放置支架的气球。他们的共同特征是只需创建与支架相互作用的表面，并通过一定的机制改变与支架相互作用的表面半径。
其它类似的建模方法也可用于这些工具，比如使用面或膜单元建模表面，可在不考虑驱动机构的情况下，采用径向边界条件模拟扩张或卷曲。
对于复杂工况，如分叉，可采用用户子程序RSURFU建模。RSURFU子程序用于Abaqus/Standard中定义接触对的刚体表面；仿真过程中，曲面形状发生变化，调用子程序RSURFU，确定从面上的点是否穿透刚性面，因此，定义局部表面几何，如果接触发生在从属点，Abaqus/Standard将施加约束防止穿透。有关此RSURFU子程序的详细信息，请参阅Abaqus用户子程序参考指南。
对于RSURFU，有ART(可调刚性环面)插件可用，用于刚性环面，模拟支架的卷曲，扩张和弯曲，但不能用于模拟分叉。同时，由于不能在Abaqus/CAE中可视化使用RSURFU定义的刚性面，因此使用DISP子程序驱动虚拟表面进行可视化。
▲ ART插件
此外RSURFU/Cylinder子程序，可通过改变圆柱形刚性表面的形状和方向，模拟支架的卷曲、扩张、弯曲和分叉，同样子程序刚性表面不能在Abaqus/CAE中显示。
▲RSURFU/Cylinder子程序
▲ 创建3D壳
▲ 网格划分
4. 血管创建
▲ 老版本的Plug-ins STL import
5. 导入孤立网格
有时，部件作为节点和单元提供，即孤立网格。孤立网格没有几何特征，主要为使用其他前处理软件生成的输入文件、以前模型的.inp文件、前一分析结果的输出.odb文件。
Abaqus/CAE具有导入孤里网格能力，以在新模型中使用孤立网格部件。可以导入的孤立网格类型有.inp、.odb，以及Nastran和Ansys输入文件。
▲ 导入孤立网格
▲ 复 制对象
管状支架可通过Unwrap Mesh脚本展开，同样的，也有对应的Unwrap Mesh插件。Unwrap插件将孤立的壳部分的网格以圆柱形展开，并创建一个新的孤立网格部件，如果需要，该部件包含原网格2D平面几何。需要注意该插件只能在Part环境下执行。
▲ Unwrap Mesh插件和功能
