本课题源自国家自然科学基金项目“主动脉弓夹层动脉瘤的力学机制研究”。主动脉弓的位移变形和应力情况一直是医学和生物力学中的研究热点,它同了解人体心血管系统运动规律以及探讨主动脉夹层瘤等疾病形成和发展的力学机理有密切的联系。因此研究主动脉弓特别是含有残余应力的主动脉弓的位移变形和应力情况有重要的理论价值和现实意义。本文首先提出了一种在数值模拟过程中生成残余应力和施加残余应力的方法,并验证了这种方法的正确性。之后用这种方法在主动脉弓模型中施加残余应力。本文用有限元分析方法比较了有无残余应力和在不同载荷作用下的主动脉弓的位移变形和应力分布。结果表明主动脉弓弯管段截面变形后呈椭圆形状且椭圆的长轴沿前后方向;椭圆长轴的膨胀率在弯管段最大,短轴的膨胀率在弯管段最小;主动脉弓的内外壁同轴,且轴线在近心端偏离的最大;残余应力对形态学参量的变化无影响,对周向应力有影响,降低了周向应力的应力集中程度;内压载荷大小只是影响周向应力值的大小而不影响周向应力的分布;周向应力沿壁厚的变化在直管段变化较小,弯管段变化较大;内方向的应力水平最大,外方向的应力变化梯度最大,前后方向上的变化趋势一致。最后,还将此次数值模拟的结果与动物实验的结果进行了定性的比较,数值模拟结果与实验结果符合得很好,验证了本论文数值模拟方法和模拟结果的正确性。本论文成功地完成了含残余应力的主动脉弓血管壁的力学行为的数值模拟,为医学上研究主动脉夹层动脉瘤的力学因素提供了科学的依据,也为进一步的流固耦合研究提供了有利的参考价值。本文中的残余应力生成和加载方法同样适用于其他有复杂的几何形状和不均匀的残余应力的情况。