حل تحلیلی و عددی استنت‌ آگزتیک با هندسه‌ی Re-entrant و بهینه‌سازی چند‌هدفه‌ی آن

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف،تهران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

در پژوهش حال حاضر، خواص مکانیکی استنت‌های آگزتیک، با ساختار Re-entrant، مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا هندسه‌ها به صورت پارامتری مدل شده‌اند و سپس با طراحی آزمایش‌ها به روش RSM و تعریف پارامترهای مکانیکی مورد نظر و انجام آزمون‌ها در نرم‌افزار تحلیل اجزای محدود آباکوس، رابطه‌ای ریاضی به صورت چند جمله‌ای، بین پارامترهای هندسی به عنوان ورودی و پارامترهای مکانیکی به عنوان خروجی به دست می‌آید که در نهایت می‌توان بهینه‌سازی را برای این رابطه انجام داد. در نهایت، استنت بهینه‌ی به دست آمده با ساختار آگزتیک Re-entrant، دارای پارامترهای خروجی مدول یانگ، مدول یانگ شعاعی، ضریب پواسون و صلبیت خمشی به ترتیب MPa 253، MPa 752، 0.58- و mPa.m4 40 است. ضمناً یک روش برای پیداکردن یک راه حل تحلیلی برای استنت‌های الاستیک فلزی به منظور تأیید حل عددی پیشنهاد شد. همچنین تطابق‌پذیری استنت‌ها با سرخرگ برای استنت بهینه مورد ارزیابی قرار گرفت که کامپلاینس آن تطبیق‌پذیری مناسبی برای استفاده عملی را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


[1] عین آبادی و همکاران،(1400) پاسخ معادلات مشخصه فرکانسی پانل های ساندویچی با هسته لانه زنبوری آگزتیک بر اساس تئوری بهبود یافته مرتبه سوم ردی نشریه علمی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، دوره 11، شماره 1، صفحه 291- 310.
[2] J. N. Grima, R. Gatt, A. Alderson, and K. E. Evans (2005) “On the potential of connected stars as auxetic systems,” Mol. Simul., vol. 31, no. 13, pp. 925–935.
[3] J. N. Grima, R. Gatt, T. G. C. Bray, A. Alderson, and K. E. Evans (2005), “Empirical modelling using dummy atoms (EMUDA): An alternative approach for studying ‘auxetic’ structures,” Mol. Simul., vol. 31, no. 13, pp. 915–924.
[4] J. C. Álvarez Elipe and A. Díaz Lantada (2012) “Comparative study of auxetic geometries by means of computer-aided design and engineering,” Smart Mater. Struct., vol. 21, no. 10
[5] T. C. Lim (2016) “A 3D auxetic material based on intersecting double arrowheads,” Phys. Status Solidi Basic Res., vol. 253, no. 7, pp. 1252–1260.
[6] D. Attard, P. S. Farrugia, R. Gatt, and J. N. Grima (2020) “Starchirals–A novel class of auxetic hierarchal structures,” Int. J. Mech. Sci., vol. 179, no. November 2019, 2020.
[7] H. Yang and L. Ma (2020), “Design and characterization of axisymmetric auxetic metamaterials,” Compos. Struct., vol. 249.
[8] M. Sanami, N. Ravirala, K. Alderson, and A. Alderson (2014), “Auxetic materials for sports applications,” Procedia Eng., vol. 72, pp. 453–458.
[9] M. J. Khoshgoftar and H. Abbaszadeh (2021) “Experimental and finite element analysis of the effect of geometrical parameters on the mechanical behavior of auxetic cellular structure under static load,” J. Strain Anal. Eng. Des., vol. 56, no. 3, pp. 131–138.
[10] P. Poncin and J. Proft (2003), “Stent tubing: Understanding the desired attributes,” Med. Device Mater. - Proc. Mater. Process. Med. Devices Conf. 2003, no. September, pp. 253–259.
[11] L. C. Geng, X. L. Ruan, W. W. Wu, R. Xia, and D. N. Fang (2019) “Mechanical Properties of Selective Laser Sintering (SLS) Additive Manufactured Chiral Auxetic Cylindrical Stent,” Exp. Mech., vol. 59, no. 6, pp. 913–925.
[12] R. Hamzehei, S. Rezaei, J. Kadkhodapour, A. P. Anaraki, and A. Mahmoudi (2019) “2D triangular anti-trichiral structures and auxetic stents with symmetric shrinkage behavior and high energy absorption,” Mech. Mater., vol. 142, no. September 2019, p. 103291.
[13] L. Soletti et al.(2010) “A bilayered elastomeric scaffold for tissue engineering of small diameter vascular grafts,” Acta Biomater., vol. 6, no. 1, pp. 110–122.
[14] F. Khoffi, F. Dieval, N. Chakfé, and B. Durand (2011) “A development of a technique for measuring the compliance of the textile vascular prostheses,” Phys. Procedia, vol. 21, pp. 234–239.
[15] N. Li, H. Zhang, and H. Ouyang (2009) “Shape optimization of coronary artery stent based on a parametric model,” Finite Elem. Anal. Des., vol. 45, no. 6–7, pp. 468–475.
[16] A. Amirjani, M. Yousefi, and M. Cheshmaroo (2014) “Parametrical optimization of stent design; A numerical-based approach,” Comput. Mater. Sci., vol. 90, pp. 210–220.
[17] M. Azaouzi, N. Lebaal, A. Makradi, and S. Belouettar (2013) “Optimization based simulation of self-expanding Nitinol stent,” Mater. Des., vol. 50, pp. 917–928.
[18] J. Li, F. Zheng, X. Qiu, P. Wan, L. Tan, and K. Yang (2014) “Finite element analyses for optimization design of biodegradable magnesium alloy stent,” Mater. Sci. Eng. C, vol. 42, pp. 705–714.
[19] S. L. M. R. Filho, T. A. A. Silva, L. M. G. Vieira, T. H. Panzera, K. Boba, and F. Scarpa (2014) “Geometric effects of sustainable auxetic structures integrating the particle swarm optimization and finite element method,” Mater. Res., vol. 17, no. 3, pp. 747–757.
[20] G. Alaimo, F. Auricchio, M. Conti, and M. Zingales (2017) “Multi-objective optimization of nitinol stent design,” Med. Eng. Phys., vol. 47, pp. 13–24.
[21] K. Mori and T. Saito (2005) “Effects of stent structure on stent flexibility measurements,” Ann. Biomed. Eng., vol. 33, no. 6, pp. 733–742.
[22] X. Zhang, X. Ren, W. Jiang, and X. Zhang (2021) “A novel auxetic chiral lattice composite : Experimental and numerical study,” no. February 2022, 2021.