Nitinol şekil hafızalı stentin termomekanik davranışının analizi
Thermomechanical behaviour analysis of nitinol shape memory alloys stents
Yazar: HAYRİ GÖLGELİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. RECEP GÜNEŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Şekil hafızalı alaşımlar birçok alanda akıllı malzeme uygulamalarıyla ilgi uyandırmıştır. Özellikle Nitinol'ün bulunmasıyla medikal ve dental uygulamalarında ciddi bir artış görülmüştür. Bu çalışmanın ilk kısmında şekil hafızalı bir koroner stentin süperelastik davranışı üzerine deformasyon miktarının ve sıcaklık değişiminin etkileri sonlu elemanlar metodu kullanılarak araştırıldı. Solidworks programı kullanılarak oluşturulan koroner stent modeli daha sonra bir sonlu elemanlar yazılımı olan ANSYS programına aktarıldı ve burada Auricchio modeli kullanılarak süperelastik davranışı analiz edildi. Artan radyal yer değiştirmenin şekil hafızalı koroner stentin histerezisi üzerinde bir etkisinin olmadığı, sadece martenzitik yapının gerilme-şekil değiştirme değerlerini artırdığı görülmüştür. Ayrıca, şekil hafızalı koroner stentin rijitliği ve maksimum artık şekil değiştirme değerleri sıcaklık değişiminden önemli ölçüde etkilenmektedir. Şöyle ki, artan sıcaklık değeriyle stentin rijitliği ve maksimum artık şekil değiştirme değerleri de artmaktadır.Medikal uygulamalarda yorulma birçok farklı formlarda ortaya çıkabilir. Gerilme ve şekil değişimlerinin basit dalgalanması mekanik yorulmaya sebebiyet verir. Başka bir şekli ise aşındırıcı çevre koşullarında tekrarlı yüklemelere maruz kalan stent; örneğin fiziksel akış korozyon yorulmasına neden olur. Tekrarlanan çevrimsel yükleme koşullarında stent ile damar arasındaki kayma ve dönmelerden dolayı birleşme noktalarında yorulma başlar. Stent damar içerisinde vurmalı çevrimsel kan basıncına maruz kalarak maksimum ve minimum gerilmelerin oluşmasına neden olur. Analizler sonucunda Nitinol malzeme ve stent tasarımının mevcut şartlara uygunluğu tartışıldı.Anahtar Kelimeler: Şekil hafızalı alaşım; koroner stent; süperelastik davranış; yorulma

Abstract:
Shape memory alloys have been attracting much attention with smart materials applications in various fields. Especially, it has been dramatic increase in medical and dental applications with discovery of Nitinol. In this study, the effects of displacement and change of temperature on the superelastic behaviour of a coronary stent were investigated using finite element method. Solid model of coronary stent was generated by SolidWorks, which was transferred to ANSYS finite element code. ANSYS uses the Auricchio model to analyze the superelastic behaviour of shape memory alloys. Increasing radial displacement had no effect on hysteresis of shape memory coronary stent, only the stress-strain values of martensitic structure were found to increase. In addition, the stiffness and maximum residual strain values of the shape memory coronary stent were significantly affected by temperature changes. Thus, the stiffness and maximum residual strain values increases with increasing temperature.The fatigue in medical applications can appear in many different forms. Simple fluctuation of stress and deformations causes mechanical fatigue. In other way the stent that is subjected to repeated loadings in abrasive environment conditions; causes physical follow corrosion fatigue for example. In the repeated cyclic loading conditions, because of the sliding and turning that occur between the stent and the vein, fatigue starts in jointing points. As stent is subjected to percussive, cyclic blood pressure in the vein; maximum and minimum stresses are produced on it. These stress fluctuations have been used in fatigue calculation in Ansys. In the result of the analyses, conformity of Nitinol material and stent design to these conditions has been discussed.Keywords : Shape memory alloys; coronary stent; superelastic behaviour; fatigue