切向分载压电测力仪研究

发布时间：2017-09-23 23:41

  本文关键词：切向分载压电测力仪研究

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【摘要】：现代科学技术飞速发展,压电测试技术在静、动态力测试系统中的应用越来越广泛。近年来,在某些场合出现了新的测试需求：载荷的某一方向的力或力矩超出传感器的量程,而其他方向的力或力矩在传感器的量程范围内。例如在某研究中心高超声飞行器模型气动力实验项目中,两个切向力数值超出了传感器的量程而法向力的数值在传感器的量程范围内,此时传统的对三个力同时分载的方式已经不适用,寻求一种只对切向力进行分载而不对法向力分载的方法就变得非常有意义。本文在前人对大力分载研究的基础上,对切向分载压电测力仪进行了研究,这种测力仪能够实现切向大分载而法向小分载的效果,其研究成果的应用空间非常广阔。在对传统的压电测力仪的结构进行分析后,提出了利用膨胀柱销对测力仪进行分载；对测力仪的关键部件进行了设计,得到了测力仪的整体结构；运用ANSYS Workbench对测力仪的模态进行了分析,得到前六阶固有频率。借助材料力学对测力仪的切向分载原理进行了研究,推导出切向分载比公式；对测力仪进行了静力结构分析,得出了不同的膨胀柱销组合下测力仪的不同分载比,并对影响切向分载的因素进行了探讨,证明了膨胀柱销的几何参数(主要是直径和弹性模量)对切向分载比有一定的影响。本文对测力仪进行了三向分载试验,结果发现在不同膨胀柱销的布置方案下,测力仪的静态性能良好,不同的膨胀柱销组合得到的分载比不同,同时得出膨胀柱销对切向的分载效果影响远大于其对法向分载效果的影响。对理论和试验得到分载比进行比较,找出误差产生的根源,通过试验证明了该装置设计的合理性。随后对测力仪进行了三向刚度试验和固有频率的标定试验,得出不同情况下的刚度值和一阶固有频率值,并进行比较分析。试验结论证明,膨胀柱销的不同组合对测力仪的各向刚度和固有频率有一定的影响程度,并且这影响程度都与其对分载比的影响程度相一致。
【关键词】：压电测力仪 气动力 膨胀柱销 切向分载 分载比
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH823
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外分载测量研究现状及发展趋势10-18
• 1.2.1 应变式传感器分载测量研究现状10-15
• 1.2.2 压电式传感器分载测量发展趋势15-18
• 1.3 论文研究的主要内容18-20
• 2 切向分载测力仪结构设计20-29
• 2.1 测力仪整体结构设计方案20-27
• 2.1.1 四点测力平台测量原理20-22
• 2.1.2 整体结构设计方案22-23
• 2.1.3 膨胀柱销结构设计23-24
• 2.1.4 预紧方式的选择24-25
• 2.1.5 其他部件结构设计25-27
• 2.2 测力仪模态分析27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 3 测力仪分载设计及原理分析29-44
• 3.1 大力分载测量原理29-31
• 3.2 测力仪切向分载比理论公式31-34
• 3.3 膨胀柱销布置方案及分载效果分析34-43
• 3.3.1 膨胀柱销四种布置方案34-35
• 3.3.2 测力仪分载效果有限元分析35-39
• 3.3.3 影响切向分载效果的因素39-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 测力仪分载试验及数据分析44-59
• 4.1 分载测力仪实物图44-45
• 4.2 分载试验系统设计及原理45-46
• 4.2.1 分载试验系统设计45
• 4.2.2 试验分载比推导公式45-46
• 4.3 不同布置方案分载试验及数据分析46-55
• 4.3.1 X向分载试验分析47-50
• 4.3.2 Y向分载试验分析50-52
• 4.3.3 Z向分载试验分析52-54
• 4.3.4 测力仪静态性能对比分析54-55
• 4.3.5 测力仪三向分载比对比分析55
• 4.4 试验和理论分载比误差原因分析55-58
• 4.6 本章小结58-59
• 5 测力仪动态性能研究59-74
• 5.1 不同布置方案测力仪刚度分析59-66
• 5.1.1 刚度试验原理及系统设计59-61
• 5.1.2 测力仪三向刚度试验分析61-66
• 5.2 不同布置方案对测力仪固有频率影响66-73
• 5.2.1 X向固有频率分析67-69
• 5.2.2 Y向固有频率分析69-71
• 5.2.3 Z向固有频率分析71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论74-75
• 参考文献75-77
• 致谢77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 曹益;邓朝晖;徐慧蓉;;车床静刚度计算机测试系统的硬件设计及研究[J];精密制造与自动化;2010年01期

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本文编号：908156