[发明专利]一种气管组织各向异性力学特性模型的建立方法

权利要求书

1.一种气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：选取样本，对样本进行合理的处理、解剖及分割，针对气管组织构成、各向异性特性以及力学性能参数制作不同角度的气管样本；

S2：制定单轴拉伸实验的方案和步骤，采集不同角度样本的力学性能参数，获取气管组织的应力-应变曲线；

S3：根据上述所得参数作为输入，假设气管是不可压缩材料，搭建以Monney-Rivilin模型的应变能密度函数为基础的不同角度的气管组织力学特性的本构模型；

S4：获取各角度的气管本构模型方程在Origin中非线性拟合参数，对气管组织力学特性模型进行仿真验证；

所述S3中的本构模型的方程为：

其中，σ₁为主应力；C₀₁和C₁₀为Mooney-Rivilin本构模型的材料参数；ε₁为主轴方向应变。

2.如权利要求1所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：所述S1具体为：采用手术剪刀将新鲜猪肺气管沿轴向剪开，展开成长方形；以气管组织水平方向作为0°，利用量角器沿着气管逆时针方向分别测量30°、60°、90°、120°、150°和180°6个不同方向；利用手术剪刀将不同角度的气管样本依次剪开，制作出6个不同方向的气管样本。

3.如权利要求1所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：所述S2具体为：

S21：将步骤S1中不同角度的气管样本的两端缠上纱布固定在单轴拉伸试验机夹具两端；

S22：测量气管样本的厚度和试验机夹具上下两端的距离，通过单轴拉伸试验机的人机交互界面设定相关试验样本参数，启动单轴拉伸试验机以10mm/min应变率开始单轴拉伸试验，此时，计算机输出相关力学数据；

S23：当气管样本拉伸到所获曲线的所设目标状态或者拉断时，拉伸试验机停止工作，获得相关试验数据。

4.如权利要求1所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：所述S3中的应变能密度函数为：

W＝W(I₁,I₂,I₃)

其中，I₁,I₂,I₃分别为软组织变形张量的第一、第二、第三基本不变量；λ₁,λ₂,λ₃分别为3个主伸长率。

5.如权利要求1所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：所述S4具体为：根据得出的气管本构模型方程在Origin中进行非线性拟合，通过对真实拉伸试验数据的非线性拟合，得出猪气管两个级别的Monney-Rivilin本构模型拟合参数。

6.如权利要求5所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：考虑气管物理单轴拉伸试验过程中，由于试验场地与试验仪器的制约，气管拉伸试验参数存在一定的误差，利用有限元仿真软件ABAQUS来验证Mooney-Rivilin本构模型材料参数描述气管变形的方法，来验证该气管组织各向异性力学特性模型的可行性。

7.如权利要求3所述的气管组织各向异性力学特性模型的建立方法，其特征在于：所述S22在试验过程中，需要不断向气管样本喷洒生理盐水，以保持气管样本湿润环境。