动脉硬化血管疲劳裂纹扩展与破裂理论与数值分析

摘要

动脉粥样硬化的斑块破裂是中风和心肌梗死的主要原因。斑块破裂与血液和剪切应力存在一定的关系。基于血管是天然的周期性低应力环境,本文将血管斑块破裂处理成一个疲劳问题,将血管简化成圆筒,探讨斑块中的裂纹扩展与疲劳破坏,并考查血管内外径比、血栓、血压等因素对疲劳寿命的影响。应力强度因子的计算采用经典圆筒内壁单边裂纹的理论公式,疲劳裂纹扩展利用著名的Paris法则,并利用数值方法求解裂纹扩展过程。研究发现,在血管内外径比不变时,内径的大小对疲劳裂纹扩展的影响几乎可以忽略不计;血栓形成会增加血管壁厚,降低应力集中,该单一因素在疲劳意义上反而会有利;血压对血管疲劳寿命的影响非常大,成指数次减小或增加。