本文關(guān)鍵詞：壓電測(cè)力儀結(jié)構(gòu)熱影響研究

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【摘要】：隨著測(cè)試與自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展,壓電測(cè)力儀以其良好的靜／動(dòng)態(tài)特性在切削力測(cè)量、發(fā)動(dòng)機(jī)推力測(cè)試、重載裝備自動(dòng)控制等領(lǐng)域受到了廣泛應(yīng)用。降低環(huán)境干擾的影響能夠提高壓電測(cè)力儀測(cè)試精度,特別是熱影響。熱作用對(duì)壓電測(cè)力儀的影響主要表現(xiàn)為輸出信號(hào)隨熱量的流入產(chǎn)生偏差,影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此,研究熱場(chǎng)作用對(duì)壓電測(cè)力儀輸出的影響有重要意義。本文對(duì)壓電測(cè)力儀在熱影響下輸出信號(hào)產(chǎn)生偏差的現(xiàn)象進(jìn)行研究,闡述了熱影響下測(cè)力儀結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力對(duì)測(cè)力儀輸出的影響規(guī)律。提出相應(yīng)的改進(jìn)方案,研制出了在熱影響下能夠保持測(cè)試信號(hào)穩(wěn)定的測(cè)力儀。首先,本文基于溫度均勻分布假設(shè)分析了壓電測(cè)力儀中預(yù)緊結(jié)構(gòu)熱變形以及熱熱應(yīng)力,通過有限元方法對(duì)熱場(chǎng)作用下壓電傳感器的螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力變化過程進(jìn)行仿真。結(jié)果表明,在熱場(chǎng)作用下,壓電晶組在預(yù)緊力作用方向上應(yīng)力變化明顯,測(cè)力儀預(yù)緊結(jié)構(gòu)的熱變形以及由其引發(fā)的熱應(yīng)力變化是熱場(chǎng)作用下測(cè)力儀輸出信號(hào)產(chǎn)生偏差的主要原因。其次,本文基于熱影響機(jī)理,對(duì)測(cè)力儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。改進(jìn)了螺栓預(yù)緊方法,用一跟螺桿同時(shí)對(duì)兩個(gè)壓電傳感器進(jìn)行預(yù)緊,改變了預(yù)緊件與壓電傳感器之間剛性并聯(lián)的關(guān)系,使得熱應(yīng)力變化成為傳感器之間的內(nèi)力變化。結(jié)合適當(dāng)?shù)膫鞲衅髡{(diào)試方法,理論上能夠消除熱應(yīng)力變化對(duì)測(cè)力儀輸出的影響。通過有限元分析方法以及加熱實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了改進(jìn)的預(yù)緊結(jié)構(gòu)對(duì)熱場(chǎng)作用影響有明顯的抑制效果。最后,對(duì)設(shè)計(jì)的測(cè)力儀進(jìn)行安裝、調(diào)試以及標(biāo)定,并在加熱狀態(tài)下進(jìn)行加載實(shí)驗(yàn)。標(biāo)定結(jié)果表明,在600N作用力范圍下測(cè)力儀的三向輸出均有良好的靜態(tài)性能。各向非線性誤差為0.15%、0.37%、0.99%,向間干擾不超過5%,說明該測(cè)力儀能夠用于力學(xué)測(cè)量,并具有較高精度。加熱狀態(tài)下的加載實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在15min的實(shí)驗(yàn)過程的各個(gè)階段中,測(cè)力儀的三向總輸出穩(wěn)定,變化速率均不超過4mV/min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)原理相符,說明改進(jìn)的預(yù)緊結(jié)構(gòu)能夠明顯地抑制熱場(chǎng)作用對(duì)測(cè)力儀輸出的影響。
【關(guān)鍵詞】：壓電測(cè)力儀 熱應(yīng)力 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH823
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題來源與研究意義9
• 1.2 課題研究概況9-15
• 1.2.1 壓電石英測(cè)力儀結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.2 測(cè)力儀輸出的熱影響研究13-15
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 2 測(cè)力儀測(cè)量原理與熱影響研究16-25
• 2.1 壓電石英傳感器原理16-17
• 2.2 螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)對(duì)測(cè)力儀輸出的影響17-20
• 2.2.1 螺栓結(jié)構(gòu)對(duì)傳感器輸出影響18-19
• 2.2.2 螺栓結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力對(duì)傳感器輸出影響19-20
• 2.3 螺栓預(yù)緊結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力有限元分析20-24
• 2.3.1 分析模型的建立20-23
• 2.3.2 有限元分析結(jié)果23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 測(cè)力儀結(jié)構(gòu)的改進(jìn)25-36
• 3.1 螺栓預(yù)緊方案設(shè)計(jì)及原理25-29
• 3.1.1 預(yù)緊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 作用力與電荷輸出關(guān)系26-29
• 3.2 傳感器間參數(shù)偏差的修正29-31
• 3.2.1 輸出信號(hào)極性修正29-30
• 3.2.2 修正系數(shù)的確定30-31
• 3.3 改進(jìn)結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力有限元分析31-34
• 3.3.1 分析模型的建立31-33
• 3.3.2 有限元分析結(jié)果33-34
• 3.4 基于改進(jìn)結(jié)構(gòu)的測(cè)力儀設(shè)計(jì)方案34-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 4 預(yù)緊結(jié)構(gòu)熱影響驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)36-45
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成36-38
• 4.2 預(yù)緊結(jié)構(gòu)量程標(biāo)定38-41
• 4.2.1 預(yù)緊結(jié)構(gòu)標(biāo)定38-40
• 4.2.2 原預(yù)緊結(jié)構(gòu)測(cè)力儀標(biāo)定40-41
• 4.3 熱影響對(duì)比實(shí)驗(yàn)41-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 5 測(cè)力儀性能標(biāo)定及熱影響實(shí)驗(yàn)45-70
• 5.1 預(yù)緊結(jié)構(gòu)靜態(tài)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)45-61
• 5.1.1 1#預(yù)緊結(jié)構(gòu)靜態(tài)性能標(biāo)定45-53
• 5.1.2 2#預(yù)緊結(jié)構(gòu)靜態(tài)性能標(biāo)定53-61
• 5.2 測(cè)力儀靜態(tài)性能標(biāo)定61-66
• 5.2.1 X向標(biāo)定62-63
• 5.2.2 Y向標(biāo)定63-65
• 5.2.3 Z向標(biāo)定65-66
• 5.3 熱場(chǎng)干擾加載實(shí)驗(yàn)66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 附錄A 實(shí)驗(yàn)相關(guān)照片73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75-76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 肖才偉;基于切削力感知的智能切削刀具設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：577026