科学技术创新2020.11
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1概述
输液泵是一种医疗设备，用于以受
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控方式将液体输送到患者体内。有多种
不同类型的输液泵，可用于各种目的和
各种环境。为了确保输液过程安全，
输液泵内有压力传感器[1-3]。当输液管压力大
于某一阈值时，输液泵就会发出发生阻
塞的警报，同时自动停止输液。
压力传感器通过夹紧输液管来感应器内部液体的
压力[4-6]。输液管上的应力松弛是影响压
力传感器的一个重要因素。大部分输液
卡孔管的材料为软PVC，是一种常见的廉价的
高分子聚合物。和其它高分子聚合物类
似，软PVC 具有较为明显的应力松弛特性。其内部的应力会随时间增加而逐渐衰减，作用于压力传感器避免上的接触压
力也会随之衰减，而压力传感器则无法识别这种压力衰减是来源于输液管的应力松弛还是输液管内部液体压力的降低[7-9]。这导致压力传感器的读数无法正确反应输液管内液体的压力。为了提高压力传感器的精度，技术人员希望由输液管应力松弛产生的压力变化值尽量小[10-11]。有限元分析软件可以模拟由粘弹性材料组成的结构，因此可以利用这些有限元分析软件计算和模拟应力松弛过程。本文采用有限元分析方法研究了压力传感器作用下输液管应力松弛的情况。 2有限元分析过程
有限元分析过程包括几何模型的建立、
网格划分、边界条件定义、材料模型设置、求解以及后处理过程。
2.1几何模型为了使计算机软件能够顺利进行分析计算，几何模型通常是对实物的简化，同时考虑到让分析结果能尽量接近实际情
况，简化后的几何模型的主要尺寸与实物是一致的，
并能够体现主要的力的大小和作用位置。图1为本文建立的用于分析输液
管应力松弛现象的几何模型。
2.2网格设置
设置网格边长为0.04mm，四边形网格，进行自动网格划分。网格划分结果见图2。左右两边的垂直线代表压力传感器壁面。2.3边界条件
左侧垂直线各方向的自由度设为0，右垂直线设置为在1秒内匀速向左移动2mm 。1秒后停止移动，
在接下来的9999秒内将计算由管变形产生的管壁上的应力分布以及在传感器壁面
产生的接触压力。2.4材料模型设置本文采用在高分子聚合物分析领域比较常用的Mooney-Rivlin 模型，
将输液管所采用的软PVC 材料试验结果输入到Mooney-Rivlin 模型里，得到图3所示的材料参数曲线。a.应力应变曲线摘要：本文采用有限元分析方法研究了压力传感器作用下输液管应力松弛的情况。
在压力传感器作用下，输液管产生变形，管壁上形成相应的应力分布，并且在压力传感器壁上产生接触压力。输液管由高分子聚合物制成，
喷射装置
具有应力松弛的特性，输液管的变形保持不变的情况下，管壁上的应力分布和在压力传感器壁面上产生接触压力会越来越小。本文分析发现，
val-031输液管在压力传感器壁上产生接触压力在10000秒后减小到小于初始值的四分之一。
关键词：输液管；压力传感器；应力松弛
中图分类号:TH823文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2020)
11-0146-02作者简介：黄汉东（1987，6-），男，汉族，硕士，机械工程师，研究方向：机电一体化。图1输液管在压力传感器作用下简化的几何模
型图2压力传感器壁面和输液管的网格划分应变
应力︵Mpa ︶146--
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