一種六分量應變式風洞天平的研制.pdf

1、應變天平是一種單分量或多分量的應變式測力傳感器，是風洞試驗中最重要的測量裝置，目前應變天平已廣泛應用于各類空氣動力測量試驗。相比于機械天平和壓電天平，應變天平有著明顯的優(yōu)勢，主要包括動態(tài)響應快、設計制造成本低、體積小重量輕、研制周期較短且能夠適應各種模型支撐方式。
　　本文從風洞天平的應用背景入手，研究了應變天平的工作原理和測力元件各種結構形式的特點，分析了電測性能的影響因素并說明了對應的補償措施。本桿式應變天平采用三片梁式組合元

2、件，并設計出了新穎的軸向力元件結構形式，然后以材料力學為理論基礎建立了各元件的應變和應力數(shù)學模型。接下來利用Solidworks對選定結構形式的應變天平進行了初步建模和力學有限元仿真，仿真內容包括設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)仿真結果對結構尺寸進行優(yōu)化，直到滿足設計要求。然后將優(yōu)化后的結構尺寸代入之前建立的數(shù)學模型中與仿真結果進行對比，證明了此研究方法的可靠性。
　　完成了本應變天平結構設計后，介紹了其

3、制造工藝并進行了風洞試驗前的靜態(tài)校準工作。首先制作了該應變天平的加工圖，分析了天平所采用的高強度鋼00Ni18Co8Mo5TiAl的加工性能特點，針對該應變天平體積小、結構復雜和材料強度高的特點設計了具體的加工流程。然后根據(jù)該應變天平的結構形式和應變模型設計了測量電路。制造過程首先是對材料毛坯進行固溶處理，在固溶狀態(tài)下完成所有機械加工，再進行時效硬化、應變片敷貼及電路連接。在靜態(tài)校準部分首先研究了校準原理、加載方式以及所使用加載架的合力