传感器弹性元件结构优化设计

发布时间：2017-04-16 17:04

  本文关键词：传感器弹性元件结构优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：弹性元件作为传感器的核心部件,其尺寸设计的合理与否关系到传感器性能的好坏,传统弹性元件设计是采用力学原理与实际经验相结合的方法,其过程繁琐、效率低、精度低。随着计算机辅助技术的快速发展,弹性元件的设计方法也更加多样化。本论文基于ANSYS软件实现对传感器弹性元件尺寸优化设计,实现提高生产效率和称重精度的要求。论文首先分析对弹性元件精度影响较大的尺寸,依据经验给定尺寸初始值及优化空间,其次建立弹性元件的力学模型、参数化模型、数学模型以及对尺寸空间的探讨,并用ANSYS参数化设计语言编制分析和控制文件,求取最优解。最后比较修正尺寸前后的弹性元件的灵敏度、线性度有很大的提高。结论表明:用ANSYS尺寸优化的方法对弹性元件尺寸优化,方法是可行的,并可将此方法推广到各类弹性元件尺寸优化中。论文具体研究内容如下:1).根据弹性元件加载受力特点,对传感器弹性元件进行受力分析并简化建立力学模型;2).从弹性元件结构改变对目标函数影响程度,分析、建立弹性元件参数化模型;3).以弹性元件输入输出一一对应关系为前提,并在保证弹性元件强度要求、合理结构尺寸范围、好的线性度要求的前提下建立以灵敏度为目标函数的数学模型;4).不同优化算法对弹性元件影响的分析,并用ANSYS一阶优化方法对弹性元件尺寸进行优化,求取最优解;5).用ANSYS软件对优化前后弹性元件线性度分析,比较优化前后弹性元件线性度变化。
【关键词】：传感器 有限元 弹性元件 结构优化 线性度
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 引言10-13
• 1.2 结论13-14
• 第2章 力学模型的建立14-20
• 2.1 力学模型14
• 2.2 应变片介绍14-18
• 2.3 弹性元件力学模型的建立18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 参数建模20-28
• 3.1 物体形状构成21
• 3.2 优化参数选取21-25
• 3.2.1. 力学模型22
• 3.2.2 约束确定22
• 3.2.3 载荷确定22
• 3.2.4 边界条件考虑22
• 3.2.5 优化尺寸的确定22-25
• 3.2.6 结果分析25
• 3.3 优化参数建模25-26
• 3.4 本章小结26-28
• 第4章 优化数学模型28-40
• 4.1 数学模型28-29
• 4.2 优化数学模型29-30
• 4.3 设计范围选择30-31
• 4.4 弹性元件优化数学模型31-34
• 4.4.1 目标函数31-32
• 4.4.2 约束函数32-33
• 4.4.3 优化数学模型33-34
• 4.5 网格划分单元分析34-39
• 4.5.1 常应变四面体单元35-37
• 4.5.2 单元体内应变37-38
• 4.5.3 单元应力38
• 4.5.4 单元刚度38-39
• 4.5.5 节点作用力39
• 4.6 本章小结39-40
• 第5章 有限元优化算法及结果分析40-60
• 5.1 结构优化40-41
• 5.2 弹性元件结构优化41-42
• 5.3 ANSYS优化方法42-43
• 5.3.1 零阶优化法42-43
• 5.3.2 一阶优化法43
• 5.4 传感器弹性元件优化程序43-44
• 5.5 优化结果分析44-57
• 5.6 本章小结57-60
• 第6章 尺寸优化对线性度的影响60-68
• 6.1 线性度60
• 6.2 弹性元件应力线确定60-62
• 6.3 线性度分析62-67
• 6.4 本章小结67-68
• 总结和展望68-70
• 总结68-69
• 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果74-76
• 致谢76

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本文编号：311252