基于CATIA的管状型材扭转角测量仪的设计

发布时间：2017-12-10 17:27

  本文关键词：基于CATIA的管状型材扭转角测量仪的设计

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【摘要】：扭转试验是最基本的材料力学实验之一,扭转角测量是扭转试验和工程装配的重要方面,本文基于CATIA V5工作平台模拟设计了实用性强,精度高,具有工程意义的管状型材扭转角测量仪,为实验室以后的实验和仿真提供了支持。本文首先介绍了材料力学扭转试验的相关内容和实验原理,针对扭转试验相关的国际和国内标准进行分析,详细研究了圆截面棒样和管样应力分布及扭转角的求解办法。其次本文对扭转角测量仪所测试样标准进行定义,采用法兰盘管状试样作为仪器的标准试样。基于标准试样对扭转角测量仪进行了整体设计和各个部分零件设计,通过功能分析,将扭转角测量仪分为扭矩施加组件,试样固定组件,测量组件三个主要部分。扭矩施加组件设计提出了滑轮组施加纯扭矩的方法。试样固定组件设计了大范围的夹持底座和以蜗杆副为主要部件的固定端控制组件。仪器测量组件设计采用高精度的百分表并根据百分表与试样的几何关系计算得到扭转角度与百分表测量值的对应关系。零部件设计完成后,将零部件虚拟装配成为完整的扭转角测量仪模型,并根据零件的工况对重要零部件的材料进行了定义。再次本文结合CATIA有限元方法,分析了测量仪模型的位移和主应力分布图,位移和主应力的分布与预期效果相符,验证设计合理性。又根据扭转角测量仪的误差来源,对误差细节进行分析,模拟结果表明管样自重和被平衡后的夹持底座重力引入弯矩导致的误差以及测量组件引入的误差都在工程可接受范围之内,仪器精确度高,扭转角测量仪方案可行性高。最后本文提出了机械扭转角测量仪的优化方案,根据电阻应变片的工作原理和管状试样的实际情况提出了应变片的贴片位置和测量电路的建议方案,并根据优化方案对仪器模型进行了简化。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH87

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本文编号：1275327