本文關(guān)鍵詞：一種六分量應(yīng)變式風(fēng)洞天平的研制

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【摘要】：應(yīng)變天平是一種單分量或多分量的應(yīng)變式測力傳感器,是風(fēng)洞試驗中最重要的測量裝置,目前應(yīng)變天平已廣泛應(yīng)用于各類空氣動力測量試驗。相比于機械天平和壓電天平,應(yīng)變天平有著明顯的優(yōu)勢,主要包括動態(tài)響應(yīng)快、設(shè)計制造成本低、體積小重量輕、研制周期較短且能夠適應(yīng)各種模型支撐方式。本文從風(fēng)洞天平的應(yīng)用背景入手,研究了應(yīng)變天平的工作原理和測力元件各種結(jié)構(gòu)形式的特點,分析了電測性能的影響因素并說明了對應(yīng)的補償措施。本桿式應(yīng)變天平采用三片梁式組合元件,并設(shè)計出了新穎的軸向力元件結(jié)構(gòu)形式,然后以材料力學(xué)為理論基礎(chǔ)建立了各元件的應(yīng)變和應(yīng)力數(shù)學(xué)模型。接下來利用Solidworks對選定結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)變天平進(jìn)行了初步建模和力學(xué)有限元仿真,仿真內(nèi)容包括設(shè)計載荷條件下各分量的有效輸出及分量間的一階干擾情況,根據(jù)仿真結(jié)果對結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化,直到滿足設(shè)計要求。然后將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)尺寸代入之前建立的數(shù)學(xué)模型中與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,證明了此研究方法的可靠性。完成了本應(yīng)變天平結(jié)構(gòu)設(shè)計后,介紹了其制造工藝并進(jìn)行了風(fēng)洞試驗前的靜態(tài)校準(zhǔn)工作。首先制作了該應(yīng)變天平的加工圖,分析了天平所采用的高強度鋼00Ni18Co8Mo5TiAl的加工性能特點,針對該應(yīng)變天平體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和材料強度高的特點設(shè)計了具體的加工流程。然后根據(jù)該應(yīng)變天平的結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)變模型設(shè)計了測量電路。制造過程首先是對材料毛坯進(jìn)行固溶處理,在固溶狀態(tài)下完成所有機械加工,再進(jìn)行時效硬化、應(yīng)變片敷貼及電路連接。在靜態(tài)校準(zhǔn)部分首先研究了校準(zhǔn)原理、加載方式以及所使用加載架的合力(力矩)計算公式,然后給出了彈性角修正公式及數(shù)據(jù)的處理方法,完成靜態(tài)校準(zhǔn)得到了應(yīng)變天平的使用公式。文章最后的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)評估表明本應(yīng)變天平的測量性能滿足設(shè)計要求,本文所述的應(yīng)變天平理論研究、具體設(shè)計、加工制造和靜態(tài)校準(zhǔn)對今后研發(fā)類似應(yīng)變式測力儀器有一定的指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)變天平 測力 結(jié)構(gòu)設(shè)計 有限元
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH715.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 風(fēng)洞天平的研究背景10
• 1.2 風(fēng)洞天平概述10-12
• 1.2.1 風(fēng)動天平的功能10
• 1.2.2 風(fēng)動天平的類型10-11
• 1.2.3 風(fēng)洞天平的發(fā)展11
• 1.2.4 風(fēng)洞天平的工作特性11-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-13
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 應(yīng)變天平簡述14-23
• 2.1 應(yīng)變天平簡述14-16
• 2.1.1 應(yīng)變天平的特點14
• 2.1.2 應(yīng)變天平的工作原理14-15
• 2.1.3 應(yīng)變天平的分類15
• 2.1.4 應(yīng)變天平的設(shè)計要求15-16
• 2.2 應(yīng)變天平電路簡介16-18
• 2.2.1 電阻應(yīng)變片及工作原理16-17
• 2.2.2 惠斯頓電橋17
• 2.2.3 應(yīng)變模式17-18
• 2.3 彈性體材料選擇18-19
• 2.4 應(yīng)變片選擇及粘貼19-20
• 2.5 信號采集系統(tǒng)20
• 2.6 測量性能的影響因素及補償措施20-22
• 2.7 小結(jié)22-23
• 第三章 總體設(shè)計23-34
• 3.1 天平的設(shè)計量程23
• 3.2 天平的結(jié)構(gòu)形式23-24
• 3.3 敏感元件結(jié)構(gòu)形式及選擇24-25
• 3.4 敏感元件應(yīng)力應(yīng)變數(shù)學(xué)模型25-33
• 3.5 小結(jié)33-34
• 第四章 建模及有限元計算34-58
• 4.1 有限元方法及應(yīng)用34
• 4.2 天平的有限元計算34-37
• 4.3 仿真結(jié)果37-56
• 4.3.1 各測量元件有效應(yīng)變37-41
• 4.3.2 分量間的一階干擾41-52
• 4.3.3 強度分析52-53
• 4.3.4 天平的模態(tài)分析53-54
• 4.3.5 材料力學(xué)與有限元計算結(jié)果比較54-56
• 4.4 小結(jié)56-58
• 第五章 天平的制造58-63
• 5.1 應(yīng)變天平的制造58-62
• 5.1.1 應(yīng)變天平機械加工圖設(shè)計58-60
• 5.1.2 應(yīng)變天平的熱處理60
• 5.1.3 應(yīng)變天平的結(jié)構(gòu)加工60-61
• 5.1.4 應(yīng)變天平的表面處理61
• 5.1.5 應(yīng)變天平的貼片61-62
• 5.2 小結(jié)62-63
• 第六章 天平的靜態(tài)校準(zhǔn)試驗63-71
• 6.1 靜態(tài)校準(zhǔn)簡述63
• 6.2 校準(zhǔn)設(shè)備及加載方法63-66
• 6.3 彈性角校準(zhǔn)方法66
• 6.4 數(shù)據(jù)采集66-67
• 6.5 靜態(tài)校準(zhǔn)可疑值舍棄方法67-68
• 6.6 靜態(tài)校準(zhǔn)公式及校準(zhǔn)系數(shù)計算68-69
• 6.7 靜態(tài)校準(zhǔn)結(jié)果69-70
• 6.8 小結(jié)70-71
• 第七章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 本文工作總結(jié)71
• 7.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 附錄77-83

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王子延,蔣德明;應(yīng)變式微型測速探針及其在內(nèi)燃機上的應(yīng)用[J];內(nèi)燃機工程;1982年01期

2 壽文德;陳剛;;應(yīng)變式超聲功率計的研制[J];醫(yī)療器械;1984年04期

3 ;應(yīng)變式三向加速儀(榮獲江蘇省1980年重要科技成果四等獎)[J];江蘇水利;1981年02期

4 王新;余曉芬;;三維應(yīng)變式位移測振傳感器機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計[J];工業(yè)計量;2007年03期

5 施紀(jì)澤;;幾種應(yīng)變式位移計研制及使用情況的分析[J];工程與試驗;1979年02期

6 ;電阻應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)用[J];儀器儀表用戶;2014年02期

7 鄭銘章;;《高穩(wěn)定性高精度應(yīng)變式負(fù)荷傳感器》課題在長春通過技術(shù)鑒定[J];試驗技術(shù)與試驗機;1990年06期

8 夏國泰;;國外電阻應(yīng)變式測力稱重傳感器述評[J];國外計量;1979年06期

9 劉青洋;彭北生;林保華;俞星微;;高精度應(yīng)變式流體壓力傳感器的研究[J];機床與液壓;1990年04期

10 陳錦榮,卜雄洙;應(yīng)變式壓力傳感器特性補償和應(yīng)用[J];兵工學(xué)報;1995年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 湯海泓;;關(guān)于提高電阻應(yīng)變式負(fù)荷傳感器精度及穩(wěn)定性的探討[A];四川省電子學(xué)會傳感技術(shù)第九屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

2 湯海泓;;應(yīng)變式壓力傳感器的補償及信號調(diào)理電路的設(shè)計[A];2009中國儀器儀表與測控技術(shù)大會論文集[C];2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 劉勃鍇;一種六分量應(yīng)變式風(fēng)洞天平的研制[D];電子科技大學(xué);2016年

2 馮耀國;一體化應(yīng)變式測壓器設(shè)計與校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2008年

3 張曉強;應(yīng)變式高準(zhǔn)確度動態(tài)扭矩測量儀的研制[D];哈爾濱理工大學(xué);2003年

4 程江濤;新型應(yīng)變式測微儀系統(tǒng)設(shè)計[D];重慶大學(xué);2007年

5 景婧;基于虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)變式位移檢測系統(tǒng)[D];東華大學(xué);2013年

6 翁志能;傳感與殼體一體化微型電子測壓器的設(shè)計及校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2011年

7 王輝;基于應(yīng)變式三軸加速度傳感器的智能軸承設(shè)計與實驗研究[D];重慶大學(xué);2012年

8 馬龍龍;應(yīng)變式傳動軸功率測試系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];中北大學(xué);2011年

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本文編號：865949