Nichtlineare Finite Elemente Untersuchung mit der Finite Elemente Software ANSYS

Diplomarbeit von Vilmar Fuchs

Einleitung:

Durch Verengungen der humanen Blutgefäße (z.B. Aorta) kann es zu lebensbedrohlichen Situationen (z.B. Angina pectoris) kommen. Diese Verengungen lassen sich zum Teil durch Ballon-Dilatation dauerhaft und erfolgreich weiten. Unter der Ballon-Dilatation versteht man im Allgemeinen eine Methode zur Aufdehnung krankhaft verengter Blutgefäße, mittels eines an einem Gefäßkatheter angebrachten Ballons. Dieser Ballon entfaltet sich ruckartig an der verengten Stelle und unter hohem Druck (6 - 20bar) [12].

Der dort vorhandene Gefäßkalk (wegen Arterienverkalkung) wird dadurch so umgeformt, dass er den Blutstrom nicht mehr behindert. Für den Fall einer nicht erfolgreichen Ballon-Dilatation, lässt sich eine dauerhafte Weitung eines verengten Blutgefäßes, mit einem in das Blutgefäß eingesetzten Stent erreichen.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit soll an einem Nitinol-Stent mit und ohne Humangewebe eine nichtlineare Finite Elemente Untersuchung mit dem FEM-Programm ANSYS durchgeführt werden. Dabei sind folgende Punkte zu bearbeiten:

- Erstellung eines geeigneten CAD-Modells anhand der vorliegenden Messdaten.

- Transfer der CAD-Daten in das FE-Programm ANSYS.

- Recherche der nichtlinearen Material-Parameter.

- Erstellungen der FE-Modelle mit und ohne Humangewebe.

- Analyse der FE-Modelle mit und ohne Humangewebe u.a. bei Normalblutdruck.

- Auswertung und Dokumentation der erzielten Ergebnisse.

- Vergleich mit vorliegenden Erkenntnissen.

Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es eine nichtlineare Finite Elemente Berechnung eines Stents mit einer Aorta durchzuführen. Das Besondere daran sind die nichtlinearen, elastischen Materialeigenschaften sowie die Kontaktrealisierung des Stents im Zusammenspiel mit der Aorta.

In der Medizin bzw. Medizintechnik ist es häufig ein Problem, dass die Stents im Aortagefäß migrieren. Mit Hilfe der numerischen Berechnung sollte der Anpressdruck des Stents auf die Aorta simuliert werden. Das Ergebnis der Auswertung soll die Werte der Kontaktpressung zwischen der Aortawand und den Stent sowie die Spannungen im Humangewebe ermitteln.

Um die gewünschten Resultate erzielen zu können, ist hier vor allem eine vertiefte Einarbeitung in die FE-Software ANSYS erforderlich. Die für dieses Programm grundlegenden Kenntnisse stammen insbesondere aus der FE-Vorlesung als auch FE-Übung der FH Frankfurt. Von besonderer Bedeutung ist aber auch eine gründliche Recherche der Materialdaten, um aus den daraus erlangten Informationen sinnvolle Berechnungsergebnisse ermitteln zu können.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

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