Výpočtové posouzení životnosti hadičky peristaltické pumpy

Abstract

Předložená diplomová práce se zabývá posouzením možností prodloužení životnosti hadičky v peristaltické pumpě určené pro medicínské použití při VA-ECMO a mimotělním oběhu. K analýze mechanického namáhání a identifikaci kritických oblastí byl využit výpočtový numerický model založený na metodě konečných prvků (MKP). Součástí práce je tvorba hyperelastického modelu materiálu a experimentální stanovení součinitele tření mezi kontaktními povrchy. Výsledný 2D strukturální model zahrnuje simulaci kontaktu a tření mezi hadičkou a okolními tělesy. Na jeho základě byla provedena analýza různých vlivů a konstrukčních odchylek. Experimentální testování na zkušební trati potvrdilo kritická místa pro vznik trhlin i směr jejich šíření, jak předpověděl numerický model. Na základě poznatků získaných z numerického modelu a experimentálního měření byly navrženy úpravy s cílem prodloužit únavovou životnost používané hadičky.This master thesis investigates the potential for extending the fatigue life of tubing used in peristaltic pumps for medical applications, particularly in VA-ECMO and extracorporeal circulation systems. Finite Element Method (FEM) simulations were employed to evaluate mechanical stresses and identify critical locations prone to failure. The study includes the development of a hyperelastic model of tubing material and an experimental determination of the coefficient of friction between interacting surfaces. A two-dimensional structural model was developed, incorporating contact interactions and friction effects with adjacent components. Parametric analyses were carried out to evaluate the influence of various design deviations. Experimental fatigue testing on a custom-built test rig confirmed the critical rupture initiation sites and crack propagation directions predicted by the numerical model. Modifications aimed at extending the tubing’s fatigue life were proposed based on insights gained from the numerical simulations and experimental testing.