基于疲劳可靠性的SEPCT机械系统优化设计
发布时间：2021-11-13 08:32
人体SPECT是一种精密的医学影像设备,在人体器官的功能研究及疾病诊断方面应用广泛。SPECT设备的机械系统具有多自由度、高负载和变载荷等工作特点,这对机械系统的疲劳可靠性是非常大的考验。在产品设计阶段,为保证SPECT机械系统疲劳性能,采用虚拟疲劳试验法对其进行疲劳寿命分析,并在此基础上对关键零部件进行优化设计。采用S-N曲线法进行疲劳寿命分析。首先,建立SPECT机械系统三维模型,并根据SPECT运动特性进行动力学仿真分析,获取丝杠、导轨滑块、轴承座等关键连接处的载荷时间历程;然后对基板装配体、X平台装配体和Y平台装配体进行有限元分析,在各零部件的关键连接处添加单位载荷,并运用惯性释放法求解获取静力学分析结果;最后选取S-N曲线法进行疲劳寿命分析,运用线性叠加法将载荷谱与单位载荷的静应力分析结果相乘获取应力谱,再结合零部件本身的疲劳特性即应力-寿命曲线进行寿命预测。分析结果表明相关零部件满足设计要求。在保证SPECT机械系统的疲劳可靠性满足要求基础上,对零部件进行优化设计以达到提高材料利用率、减轻设备重量、降低成本的目的。采用拓扑优化与尺寸优化相结合的方法,首先应用拓扑优化法进行结...
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＰＥＣＴ结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＥＣＴ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
?北京化工大学硕士论文???ＧＥ?Ｉｎｆｉｎｉａ?Ｐｈｉｌｉｐｓ?ＢｒｉｇｈｔＶｉｅｗ?Ｓｉｅｍｅｎｓ?Ｅ．Ｃａｍ??图１－２国际公司的典型ＳＰＥＣＴ设备??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｙｐｉｃａｌ?ＳＰＥＣＴ?ｄｅｖｉｃｅｓ?ｆｒｏｍ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?ｃｏｍｐａｎｉｅｓ??中国医疗影像设备行业产业价值巨大，市场年销售额达２６亿美元，ＳＰＥＣＴ设备??和ＰＥＴ设备市场年销售额大概在１．８亿美元左右，即１０亿人民币。此外，国家近期??还颁布了一系列对医疗器械的政策支持，倡导高端医疗设备的自主化。由此可见，研??制自主知识产权的ＳＰＥＣＴ设备具有巨大的前景。??在ＳＰＥＣＴ研发过程中，出于对医疗设备安全性的考虑，有必要对其进行疲劳寿??命分析。ＳＰＥＣＴ机械系统具有高承载、变载荷和多自由度的工作特点，工作时数百公??斤的探测器由机电系统驱动环绕人体运动，对结构可靠性有着非常大的考验，图１－３??为ＳＰＥＣＴ全身扫描，图１－４为ＳＰＥＣＴ设备心脏扫描。医疗设备的可靠性故障对患者??的人身健康甚至生命安全有着极大的威胁，在近年来的ＳＰＥＣＴ设备临床应用中，出??现了由于设备机械系统故障，导致探测器掉落将患者压死的医疗安全事故ｍ。由此可??见，在ＳＰＥＣＴ研发以及临床应用过程中对ＳＰＥＣＴ进行疲劳可靠性研究是十分必要的。?????图１－３全身扫描?图１－４心脏扫描??Ｆｉｇ．?１－３?Ｗｈｏｌｅ?ｂｏｄｙ?ｓｃａｎ?Ｆｉｇ．?１－４?Ｃａｒｄｉａｃ?ｓｃａｎ??ＳＰＥＣＴ具有长寿命、小样本的特点，采用传统的大样本试验法研究其疲劳可靠性??成本过高。基于ＣＡＥ技术的虚拟疲劳试验法可以使设计研发人员可以在设计
图１－３全身扫描?
【参考文献】：
期刊论文
[1]某火炮上架多工况拓扑优化设计[J]. 张新建,顾克秋,刘更喜. 火炮发射与控制学报. 2019(03)
[2]基于ANSYS和响应面法的排管机立柱优化设计[J]. 吴鹏,师涛,赵世刚,魏双会. 石油机械. 2019(02)
[3]基于拓扑和尺寸优化的汽车C型梁轻量化设计[J]. 黄登峰,闫晓磊,钟勇. 福建工程学院学报. 2018(06)
[4]2018年全国核医学现状普查结果简报[J]. 汪静,李思进,李桂玉. 中华核医学与分子影像杂志. 2018 (12)
[5]大型医学影像设备SPECT机电系统研制[J]. 郭丽峰,张瑞静,胡成彬,薛建平,张超建. 北京石油化工学院学报. 2018(04)
[6]某重型卡车驾驶室前悬连接支架轻量化设计[J]. 苟炜伟,马玉金,郭延威,张磊,杨路. 汽车实用技术. 2018(17)
[7]四连杆式门座起重机臂架及平衡系统优化[J]. 刘钦澎,曹旭阳,王殿龙,董想,吴刚,王雪松. 港口装卸. 2018(03)
[8]基于惯性释放的某型无人直升机有限元分析[J]. 路林华,姜年朝,王克选,张逊. 计算机辅助工程. 2018(02)
[9]多柔体系统动力学研究进展与挑战[J]. 田强,刘铖,李培,胡海岩. 动力学与控制学报. 2017(05)
[10]产学研协同创新的系统动力学建模与仿真[J]. 王延荣,宋磊,赵文龙. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2015(04)
硕士论文
[1]基于响应面的连杆结构优化设计[D]. 刘宇航.中北大学 2019
[2]基于拓扑优化方法的汽车传动轴轻量化设计[D]. 杨畅.湖北工业大学 2019
[3]SPECT机械系统可靠性虚拟试验技术研究[D]. 刘立国.北京化工大学 2017
[4]圆柱齿轮减速器优化与抗疲劳设计[D]. 王祝新.郑州大学 2017
[5]基于虚拟样机的自卸车举升机构优化设计研究[D]. 栗灿.重庆交通大学 2014
[6]SPECT数据采集处理系统设计[D]. 张大伟.郑州大学 2007
[7]重型货车车架结构的拓扑优化设计[D]. 巢媛.重庆大学 2007
本文编号：3492697
【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＳＰＥＣＴ结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＰＥＣＴ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??
?北京化工大学硕士论文???ＧＥ?Ｉｎｆｉｎｉａ?Ｐｈｉｌｉｐｓ?ＢｒｉｇｈｔＶｉｅｗ?Ｓｉｅｍｅｎｓ?Ｅ．Ｃａｍ??图１－２国际公司的典型ＳＰＥＣＴ设备??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｙｐｉｃａｌ?ＳＰＥＣＴ?ｄｅｖｉｃｅｓ?ｆｒｏｍ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?ｃｏｍｐａｎｉｅｓ??中国医疗影像设备行业产业价值巨大，市场年销售额达２６亿美元，ＳＰＥＣＴ设备??和ＰＥＴ设备市场年销售额大概在１．８亿美元左右，即１０亿人民币。此外，国家近期??还颁布了一系列对医疗器械的政策支持，倡导高端医疗设备的自主化。由此可见，研??制自主知识产权的ＳＰＥＣＴ设备具有巨大的前景。??在ＳＰＥＣＴ研发过程中，出于对医疗设备安全性的考虑，有必要对其进行疲劳寿??命分析。ＳＰＥＣＴ机械系统具有高承载、变载荷和多自由度的工作特点，工作时数百公??斤的探测器由机电系统驱动环绕人体运动，对结构可靠性有着非常大的考验，图１－３??为ＳＰＥＣＴ全身扫描，图１－４为ＳＰＥＣＴ设备心脏扫描。医疗设备的可靠性故障对患者??的人身健康甚至生命安全有着极大的威胁，在近年来的ＳＰＥＣＴ设备临床应用中，出??现了由于设备机械系统故障，导致探测器掉落将患者压死的医疗安全事故ｍ。由此可??见，在ＳＰＥＣＴ研发以及临床应用过程中对ＳＰＥＣＴ进行疲劳可靠性研究是十分必要的。?????图１－３全身扫描?图１－４心脏扫描??Ｆｉｇ．?１－３?Ｗｈｏｌｅ?ｂｏｄｙ?ｓｃａｎ?Ｆｉｇ．?１－４?Ｃａｒｄｉａｃ?ｓｃａｎ??ＳＰＥＣＴ具有长寿命、小样本的特点，采用传统的大样本试验法研究其疲劳可靠性??成本过高。基于ＣＡＥ技术的虚拟疲劳试验法可以使设计研发人员可以在设计
图１－３全身扫描?
【参考文献】：
期刊论文
[1]某火炮上架多工况拓扑优化设计[J]. 张新建,顾克秋,刘更喜. 火炮发射与控制学报. 2019(03)
[2]基于ANSYS和响应面法的排管机立柱优化设计[J]. 吴鹏,师涛,赵世刚,魏双会. 石油机械. 2019(02)
[3]基于拓扑和尺寸优化的汽车C型梁轻量化设计[J]. 黄登峰,闫晓磊,钟勇. 福建工程学院学报. 2018(06)
[4]2018年全国核医学现状普查结果简报[J]. 汪静,李思进,李桂玉. 中华核医学与分子影像杂志. 2018 (12)
[5]大型医学影像设备SPECT机电系统研制[J]. 郭丽峰,张瑞静,胡成彬,薛建平,张超建. 北京石油化工学院学报. 2018(04)
[6]某重型卡车驾驶室前悬连接支架轻量化设计[J]. 苟炜伟,马玉金,郭延威,张磊,杨路. 汽车实用技术. 2018(17)
[7]四连杆式门座起重机臂架及平衡系统优化[J]. 刘钦澎,曹旭阳,王殿龙,董想,吴刚,王雪松. 港口装卸. 2018(03)
[8]基于惯性释放的某型无人直升机有限元分析[J]. 路林华,姜年朝,王克选,张逊. 计算机辅助工程. 2018(02)
[9]多柔体系统动力学研究进展与挑战[J]. 田强,刘铖,李培,胡海岩. 动力学与控制学报. 2017(05)
[10]产学研协同创新的系统动力学建模与仿真[J]. 王延荣,宋磊,赵文龙. 华北水利水电大学学报(社会科学版). 2015(04)
硕士论文
[1]基于响应面的连杆结构优化设计[D]. 刘宇航.中北大学 2019
[2]基于拓扑优化方法的汽车传动轴轻量化设计[D]. 杨畅.湖北工业大学 2019
[3]SPECT机械系统可靠性虚拟试验技术研究[D]. 刘立国.北京化工大学 2017
[4]圆柱齿轮减速器优化与抗疲劳设计[D]. 王祝新.郑州大学 2017
[5]基于虚拟样机的自卸车举升机构优化设计研究[D]. 栗灿.重庆交通大学 2014
[6]SPECT数据采集处理系统设计[D]. 张大伟.郑州大学 2007
[7]重型货车车架结构的拓扑优化设计[D]. 巢媛.重庆大学 2007
本文编号：3492697
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