基于ABAQUS的螺旋CT探测器箱体结构特性分析与优化.pdf

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1、第28卷第6期2015年11月机电产品开发与剀新DeveI叩咖nt＆I硼ov“onofM舵llinely＆ElectricaIProductsVoI．28．NO．6№v．．2015文章编号：1002—6673(2015)06一029—02基于ABAQUS的螺旋CT探测器箱体结构特性分析与优化刘溢溥，孟志强，刘斌(公安部第一研究所，北京100048)摘要：基于ABAQUS软件，论文对螺旋CT的探测器箱体进行强度和刚度分析，以验证设计是否满足要求。以壁板厚度为优化参数，以轻量化为目标进行结构优化。根据壁

2、板厚度对强度和刚度的影响规律，选出了最优结果。关键词：螺旋CT；探测器箱体；结构特性；分析和优化中图分类号：’IP39文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2015．06．010A腿l河s粕dOpti玎血娟伽0f也eStr眦t叫eCharacteristicofCTDetectorB假B勰ed佃ABAQUS￡，Uyi一凡，朋EⅣGj铣i—Q玩昭，工JUBi，w(TheFirstResearch111sdtIlteofMinisnyofPubhcSecuricyofP

3、．R．C，B蜘ing100048，Chir脚AbstnId：BasedonABAQusso艄are，dlispaperanalyzesthes靠engdla11dsd缶l舒softhespiralcTdetectorboxtove曲whetller出ede—signmee岱t11erequiremen堪．wimdlewallthicklleSsasdleop血1izedp啪eter，tllesmlctll】mopdnljbdoniSnladetoreduce山ewci91lt．Accord曲gtot

4、lle砌uenceofwalldIic王【Ilessondles仃engcllandsd血ess，dlebescd瞄ignis百ven．Keywords：spiralCT；detectorbox；s廿uc七urecIlancteriSdc；analysisandop血血盈don0引言随着计算机技术和微电子技术的快速发展。CT技术不断成熟和发展，特别是在医用CT方面，螺旋CT逐步取代了断层CTm。在安全检查领域，以螺旋CT技术为检查方法的安全检查设备成为了一个新的发展方向和趋势。由于工作时滑环系统做旋

5、转运动。安装在滑环系统上的探测器箱体作为整个成像系统的载体回，较其静置时受到的载荷增大数十倍．其结构强度和刚度直接影响系统的可靠性和成像质量．所以对其进行结构特性分析是十分必要的。本文基于有限元方法对螺旋CT安全检查设备的探测器箱体进行结构刚度和强度分析，已验证其是否满足设计要求。同时在现有结构的基础上，以轻量化为目标进行结构优化。1探测器箱体有限元分析模型1．1探测器箱体结构和工况探测器箱体通过螺栓安装固定在滑环系统的旋转面上．添加载荷和边界条件后其可以作为一个相对独立的系统。探测器箱体的结构组成

6、如图l所示。主要由内壁修稿日期：2015—10—16作者简介：刘溢溥(1987一)，工学硕士，助理工程师。主要从事安全检查设备的设计与研究。板、外壁板、探测器安装板和加强板组成。当设备正常运转时，以n=150Ipm的转速匀速运动。1．2有限元模型的建立将探测器箱体模型导入有限元软件。按照表1设置材料参数．截面特性选择Solid—Homogeneous。外擘由于整个结构是匀速运动，选取稳态：分析步。内壁板和滑，、1环系统固定。选取运图l探测器箱体结构图表1框架材料属性材料名称密度(k咖3)弹性模量(G

7、Pa)泊松比lI铝合金5083一H1122．7×l矿70o．3动最低点作为分析点，此处重力与离心力叠加，结构承受的载荷最大。用RotationalBodyForce(旋转体力)来表示整个结构在旋转过程中的离心力。完成了边界条件和载荷设定的模型如图2所示。划分网格后可以进行匀速旋转工况下的仿真分析脚。2有限元分析结果实际工况条件下箱体的有限元分析结果分别用Mis．29·产品与市场·图2箱体边界条件和载荷图4箱体变形分布es应力和变形情况来表示。计算结果的显示单位为长度：mm：应力：MPa。2．1强度分

8、析结果探测器箱体的应力分布云图如图3所示。箱体的内壁板和滑环系统固定．探测器安装板和加强板为主要受力零件．所以它们整体应力水平最高．为强度校核的关注点。应力值主要在1．92～11．52MPa范围内，其中Mises应力最大值出现在探测器安装板处，应力值为11．52MPa。降低探测器箱体的重量，减轻其对滑环系统的负载。现选取外壁板的厚度H为优化参数。以5—25mm为设计优化区间，研究外壁板厚度H对结构强度和变形量的影响。图如图4所示。通过显示变化趋势如图6所“‘‘谊厚苗。