微型涡喷发动机六分量应变天平的设计与研究

发布时间：2017-09-08 17:16

  本文关键词：微型涡喷发动机六分量应变天平的设计与研究

  更多相关文章： 微型涡喷发动机 六分量测力元件 应变天平 有限元 耦合

【摘要】：本文首先对六分量测力元件的分类及工作原理做介绍,然后综合考虑天平设计需求、应变式天平工作原理、双端固定梁在梁式结构中的优越性等因素设计出了六分量测力元件的基本模型。根据模型结构变形特点并结合二向应变片测剪应变及单个应变片测正应变两种应变组合接法提出了一套适用于本文应变输出解耦的布片组桥方案。运用有限元软件对测力元件及支撑上板进行仿真,仿真结果表明结构强度及最大变形均能满足要求。由仿真得到各加载力对应输出应变,通过计算求得模拟的耦合矩阵,分析矩阵特点表明各桥路间仅存在较小干扰,合理的结构设计及应变片组桥布片方案使得电桥基本实现无耦合输出,但并不能完全解耦。最后对天平的标定系统进行设计并根据相关文献制定天平加载方案,由得到的实验数据推导天平计算公式及相关性能参数,结果表明设计的六分量天平各项性能参数满足测量需求。将实验得到的耦合矩阵与仿真得到的模拟耦合矩阵对比,二者具有一致性,即主对角线上元素明显大于矩阵中的其它干扰元素,同时还通过误差分析说明实验耦合矩阵与模拟耦合矩阵存在差异的合理性。虽然完成的六分量天平并不能完全输出解耦,但从实验耦合矩阵特点可以看出,各方向力间仅存在较小耦合关系。该结果表明一体式的测力元件虽不能在结构上实现解耦,但结合合理的应变片布片组桥方案则能较大程度降低耦合程度,该种软硬结合实现应变天平无耦合输出的设计思路是行之有效切实可行的。
【关键词】：微型涡喷发动机 六分量测力元件 应变天平 有限元 耦合
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK40;TH715.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 喷气发动机历史及微型涡喷发动机国内外现状9-13
• 1.2.1 喷气式发动机的历史9-10
• 1.2.2 微型涡喷发动机国内外研究应用现状10-13
• 1.3 六分量测力元件的分类13-20
• 1.3.1 按测力原理分类13-15
• 1.3.2 按输出类型分类15-16
• 1.3.3 按结构类型分类16-19
• 1.3.4 六分量测力元件的应用研究现状19-20
• 1.4 本论文研究内容及意义20
• 1.5 本章小结20-22
• 2 六分量测力元件的设计22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 微型涡喷发动机六分量天平的基本需求分析22-23
• 2.3 测力元件工作原理选择23
• 2.4 应变测量常用变形结构性能分析23-27
• 2.4.1 拉压杆结构24
• 2.4.2 悬臂梁结构24
• 2.4.3 双端固定梁结构24-25
• 2.4.4 桁架结构25-26
• 2.4.5 各杆件结构性能对比26-27
• 2.5 测力元件结构设计及原理介绍27
• 2.6 材料选择27-29
• 2.7 测力元件加工工艺说明29-30
• 2.8 本章小结30-31
• 3 六分量天平的应变测量原理及布片组桥方案31-41
• 3.1 引言31
• 3.2 应变测量原理分析31-32
• 3.3 应变片组桥方案及各桥路工作原理分析32-38
• 3.3.1 应变片组桥方案34-35
• 3.3.2 Fx、Fy方向桥路分析35-36
• 3.3.3 Fz方向桥路分析36-37
• 3.3.4 Mx、My方向桥路分析37
• 3.3.5 Mz方向桥路分析37-38
• 3.4 应变片粘贴及接线注意事项38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 六分量天平整体结构设计及有限元仿真41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 六分量天平整体结构设计41-42
• 4.3 有限元方法的原理及优点介绍42
• 4.4 六分量测力元件的有限元分析42-53
• 4.4.1 有限元分析模型建立42-43
• 4.4.2 网格划分及载荷约束设定43-44
• 4.4.3 仿真结果分析44-53
• 4.5 支撑上板的有限元分析53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 六分量天平的实验标定及结果分析57-70
• 5.1 引言57
• 5.2 测量系统静态校准原理介绍57-63
• 5.2.1 校准标定坐标系57-58
• 5.2.2 天平校准方法58-59
• 5.2.3 校准公式及解耦算法59-60
• 5.2.4 坏值的判别60-61
• 5.2.5 电桥测量系统介绍61-63
• 5.3 校准系统设计及加载方案确定63-66
• 5.4 标定结果及误差分析66-69
• 5.4.1 灵敏度66-67
• 5.4.2 分辨率67
• 5.4.3 线性度67
• 5.4.4 精确度67-68
• 5.4.5 重复性、回程误差68
• 5.4.6 误差分析68-69
• 5.5 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间的学术论文及科研成果77

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王兴平;;铝合金杂质的分析处理[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

2 周琴;尹力明;;基于LabVIEW7的磁悬挂天平的校准系统[A];第12届全国电气自动化与电控系统学术年会论文集[C];2004年

，

本文编号：815280