心脏瓣膜置换是治疗主动脉瓣膜狭窄和关闭不全等的主要治疗手段,临床统计数据表明患有心脏瓣膜病的患者中老年人比例较大,在老龄化趋势下,人工主动脉瓣的需求从质量和数量上都对现有产品构成巨大挑战。对主动脉瓣各项参数的测量数据在生理条件下难以得到,计算流体力学的使用在机械瓣、生物瓣和组织瓣的研制中一直具有重要作用。本文从原生主动脉瓣叶和人工生物瓣膜材料的组织学结构和力学性能方面出发,建立了非均匀厚度的主动脉瓣几何模型;采用超弹本构模型建立描述了主动脉瓣膜瓣叶在生理条件下的不可压缩、非线性、各向异性和超弹性应力响应,利用该材料本构方程编写材料模型子程序,模拟了具有不同纤维夹角的正方形试样在不同加载速率下的应力响应,分析了基于该模型计算得到的应力应变曲线,验证了各向异性和对加载速率的不敏感性。以临床统计数据为依据优化动脉壁厚度,结合非均匀厚度瓣叶几何模型求出血液几何模型并形成主动脉瓣流固耦合系统整体几何模型;近似动脉壁为为不可压缩的各向同性的,流经主动脉的血液假设为恒定温度、粘度的牛顿流体;对流固耦合边界施加无滑移、速度和力连续的约束;以生理条件测得左心室血液压力为载荷。主动脉瓣流固耦合结果从变形和应力进行了分析,重点关注瓣叶最大打开时刻主动脉侧和左心室侧的异同。在流固耦合模拟之前加入对动脉壁的预拉伸步骤,本文暂以10N、100N、1000N三种预拉伸力进行模拟分析动脉壁有无预拉伸和预拉伸大小仿真结果的影响。在预拉力为1000N时,瓣叶从打开到关闭全过程的最大主应力和最大剪应力分布情况,将比例尺调整一致与无预拉伸情况对比得出:应力分布云图基本一致,应力集中区域在缝合边与自由边的交汇处;进一步比较了预拉力为ON、100N、500N、1000N四种情况下的单片瓣叶主动脉侧和左心室侧两个表面应力数据,得出主动脉瓣两侧表面应力在动脉壁无预拉力的情况下比有预拉伸的情况头一定差别,但是预拉力从100N增大到1000N对应力结果无影响。本文从三个方面建立更加精确化的主动脉瓣流固耦合模型,包含几何模型方面的非均匀厚度瓣叶和符合临床实际厚度的动脉壁;瓣叶材料采用超弹性本构模型;边界条件方面增加了对动脉壁预拉伸过程。从瓣叶的变形与应力角度分别进行了分析,特别关注了同一片瓣叶不同表面的应力差异。进一步改进涉及主动脉瓣的流固耦合模拟模型的建立过程,仿真结果一定程度上用于人工心瓣的设计与评价中。