无线供电SMA驱动的尿道阀仿真与实验研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:spirit_if
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
人体因膀胱括约肌损伤或神经功能障碍而引起的重度尿失禁,不仅会导致会阴部、骶尾部皮炎及压力性溃疡等并发症,还严重影响患者的日常生活和心理健康。尿失禁常发生于不同年龄层和性别人群中,尤其以女性和老年人居多,目前临床上难以通过药物或手术完全治疗,必须采取尿道自主控制措施。为了解决此问题,本文提出一种磁耦合谐振式无线供电SMA(形状记忆合金)驱动的尿道阀,建立了尿道阀的驱动力模型,仿真与实验研究了尿道阀的驱动特性,实验验证了尿道阀的启闭特性,仿真分析了尿道阀的可靠性。具体工作内容如下:  根据尿道阀的结构特征及对永磁体闭合尿道的磁吸力要求,研究了 SMA弹簧电热特性,验证了尿道阀的可行性。基于材料力学,修正了 SMA的本构模型,建立了SMA弹簧的力学模型。基于热力学原理,建立了电流与SMA弹簧温度的数学关系式。基于高频电子电路学和电磁学理论,分析了磁耦合谐振式无线供电系统,建立了无线电能传输耦合模型。结合以上数学模型,建立了无线供电 SMA驱动的尿道阀的驱动力模型。  根据SMA弹簧形变要求,设计了功率放大模块,搭建了无线供电SMA驱动的尿道阀模拟实验平台,实验验证了尿道阀的驱动力模型的准确性。根据尿道阀的驱动力模型,利用Matlab仿真分析了SMA弹簧结构参数对驱动力的影响规律,仿真与实验研究了无线供电系统的控制参数与线圈结构参数对尿道阀驱动特性的影响,实验验证了尿道阀的启闭特性。  利用故障树分析法,对尿道阀进行了可靠性分析。结合蒙特卡罗法,提出了尿道阀的可靠性仿真算法,通过该算法仿真计算了尿道阀的可靠性指标,利用理论计算验证了可靠性指标的正确性。  研究结果表明:尿道阀原理可行,启闭特性良好,驱动力模型和可靠性仿真算法有效;增大弹簧线径,减小中径和匝数均可提高驱动特性;当信号源频率与线圈自谐振频率接近时,可获得最优的驱动效果;增大信号源电压、线圈直径、线径和匝数,均能提高尿道阀的驱动特性;弹簧疲劳是影响尿道阀寿命的关键因素,尿道阀寿命达到50000次的可靠度为0.82。研究结果可为尿道阀的特性分析与结构优化设计提供理论指导,也可为适于临床的膀胱辅助排尿系统的尿液配流方案设计提供参考。
其他文献
马赛克作为一种常用在露面墙壁、地板外观等方面的装饰品,以其艳丽明亮的风格,在装饰领域受到越来越多人的青睐。然而现阶段马赛克分拣工艺大量依靠人工,劳动成本投入大效率
微藻具有繁殖快、易于分离培养、可直接观察细胞水平中毒症状等优点,是良好的毒性试验材料,广泛用于各种毒物的毒性试验研究。杜氏盐藻由于富含天然β-胡萝卜素以及能忍受各种
塑料工业在近20年得到快速发展,塑料制品广泛应用到社会的各个方面。注塑成型是塑料加工使用最广泛的工艺之一。随着生产规模越来越大,注塑企业对远程监控工厂内注塑机的运行状
自古以来,仙人掌就有食用和药用的传统,具有多种保健功能和药理活性,本论文对仙人掌的主要活性物质——仙人掌多糖进行了一系列的研究,主要内容如下: 1.水提法和碱提法提取仙人
组织工程是一门新兴的交叉学科,它融合了工学、理学、力学以及生命科学等多学科理念,其研究的重点内容是生物支架。在诸多微纳制造技术中,静电纺丝是目前研究较多且较为成熟的技
本研究以从啤酒酵母泥中压滤得到的啤酒残酒为原料,通过处理得到的优质酒基,并利用此优质酒基生产威士忌做了较为详细的研究。其内容和结果如下:  第一,啤酒液中酒精回收工艺的
本文通过对荣华二采区10
期刊