振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、振弦式傳感器以其獨(dú)特的優(yōu)異特性如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域。切實(shí)提高傳感器的可靠性、準(zhǔn)確性等關(guān)鍵技術(shù)是確保巖土工程安全的關(guān)鍵因素，因此非常有必要對(duì)傳感器的核心構(gòu)件進(jìn)行科學(xué)研究并在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文旨在將有限元仿真分析技術(shù)引入到振弦式傳感器的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，結(jié)合材料力學(xué)和振動(dòng)力學(xué)理論知識(shí)，重點(diǎn)開(kāi)展幾種振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用研究。
　　本文以大量程振弦式位移傳感器為研究對(duì)象，

2、簡(jiǎn)單介紹了振弦式位移傳感器的工作原理，并針對(duì)振弦式位移傳感器在實(shí)際生產(chǎn)和使用中普遍存在測(cè)量死區(qū)現(xiàn)象，從振動(dòng)能量角度，采用ANSYS分析軟件分別對(duì)位移傳感器的核心結(jié)構(gòu)件振弦和彈簧進(jìn)行了模態(tài)分析，得出二者的固有頻率。通過(guò)對(duì)比二者的固有頻率，得出彈簧的振幅，進(jìn)而分別求解振動(dòng)能量，最終獲得測(cè)量死區(qū)產(chǎn)生的機(jī)理原因。并對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的傳感器與初始傳感器進(jìn)行性能試驗(yàn)測(cè)試對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果表明優(yōu)化后的傳感器消除了測(cè)量死區(qū)，大大提高了測(cè)量精度和穩(wěn)定性，有限元數(shù)

3、值分析結(jié)果能較好地指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文以振弦式錨索測(cè)力計(jì)為研究對(duì)象，簡(jiǎn)單介紹了錨索測(cè)力計(jì)的工作原理，針對(duì)振弦式錨索測(cè)力計(jì)在多種非正確安裝工況因素綜合作用下測(cè)值偏差大的現(xiàn)象，提出了錨索測(cè)力計(jì)在實(shí)際工程施工中的三種典型的非正確安裝工況。采用ANSYS分析軟件分別對(duì)此三種安裝工況下的錨索測(cè)力計(jì)開(kāi)展靜力學(xué)分析研究，一方面獲取了錨索測(cè)力計(jì)的應(yīng)力分布情況，另一方面獲取了每一種工況因素單獨(dú)作用時(shí)對(duì)錨索測(cè)力計(jì)測(cè)值的影響規(guī)律。根據(jù)理論分析結(jié)

4、果，制定了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并給出了錨索測(cè)力計(jì)在施工中的正確安裝圖，大大消除了非正確安裝工況帶來(lái)的測(cè)值誤差，為振弦式錨索測(cè)力計(jì)的準(zhǔn)確測(cè)量提供了很好的理論指導(dǎo)。
　　本文研究表明，ANSYS軟件是一種科學(xué)而先進(jìn)的工程分析工具，可以對(duì)工程使用結(jié)構(gòu)件進(jìn)行高精度的模擬。將ANSYS軟件應(yīng)用到振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，一方面可以獲得結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力分布情況和振動(dòng)特性，節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力;另一方面根據(jù)分析結(jié)果，可以科學(xué)而準(zhǔn)確地指導(dǎo)傳