新型三向力传感器弹性元件的设计

应用弹性力学理论,对一种新型三向力传感器的弹性元件进行分析和探讨,给出了设计板柱式弹性元件各参数的通用方法及计算公式     

混凝土结构内冲击波应力传感器设计及其行为

为测量混凝土结构内的冲击波应力,研制了PVDF压力传感器;介绍了传感器的原理和设计思想,通过传感器的标定试验,得出传感器与混凝土介质匹配性能稳定,通过修正传感器灵敏度或采用将传感器打入包体标定的方法可减小应力测量误差;最后介绍了传感器在混凝土结构内药包爆炸应力波测试中的应用。     

基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计

针对声矢量传感器姿态变化难以准确测量导致目标测向精度低的现状,设计一种微型MEMS姿态传感器,并将其封装在声矢量传感器内部,实现基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计。首先根据声矢量传感器姿态测量与校正原理,采用四元数姿态解算方法及扩展卡尔曼滤波器设计MEMS姿态传感器,并对其进行姿态精度测试;然后基于MEMS姿态传感器进行声矢量传感器样机设计、制作、参数测试;最后对样机进行了海上实验,结果表明,通过姿态校正后声矢量传感器目标方位估计精度与GPS推算方位精度一致,验证了利用MEMS姿态传感器设计声矢量传感器的可行性。     

多维相关随机激励下梁结构响应求解方法

工程结构常受到多维的相关随机激励,本文利用解析法对多维相关随机激励下结构响应的求解进行了研究.利用相关系数描述多维激励之间的相关性,基于连续体振动理论,建立了梁结构在两端受到随机相关基础激励下的响应谱计算方法.针对某导弹舱段结构,进行了相关随机基础激励下结构的随机响应仿真分析,并与有限元计算结果进行了对比.结果表明:建...     

爆炸作用下土体隧道衬砌结构的动力响应

为了找出爆炸动力作用下的隧道衬砌结构薄弱部位和力学规律,建立了土体隧道动力分析整体有限元模型;利用显式动力有限元程序Ansys/Ls-dyna进行了数值模拟,探讨了土体隧道衬砌结构在爆炸作用下不同部位的时间历程曲线;分析了爆炸作用下土体隧道衬砌结构的动力响应。结果显示:隧道衬砌结构肩部在x、y方向的位移都较大;隧道衬砌结构顶部在y方向的位移较大;隧道衬砌结构顶部、肩部的加速度峰值最大并且加速度曲线均出现了两次或多次峰值。这反映了爆炸冲击波有比较强烈的多次反射;各部位压力时程曲线波动较大,按照肩部、顶部、胯部、底部、腰部的顺序先后到达峰值;顶部和肩部σx峰值最大,顶部和底部σy峰值最大,顶部、肩部、底部τmax峰值最大。顶部和肩部出现最大拉应力说明爆炸对拱顶拱肩损伤较大,隧道衬砌结构将会最先在这两处发生破坏。     

微加速度传感器的结构刚度分析新法

微传感器结构刚度是优化传感器结构尺寸、研究传感器动态响应特性的一个重要参数．目前多采用有限元分析获取这一参数,但该方法难于给出一个物理思想比较明确的解析表达式．针对自主开发设计的一种具有复杂微结构的加速度传感器,提出综合运用力法和能量法原理求解其主轴刚度,并通过仿真分析验证了理论推导．理论计算与仿真分析的结果有较好的一致性．该方法可推广应用于具有对称、静不定微结构的加速度传感器的刚度分析．     

光纤传感器在悬臂结构中应用的分析

本文用有限元方法研究Ｍａｃｈ—Ｚｅｈｎｄｅｒ式光纤干涉传感器在测量时光纤对位移因子的影响，光纤对裂纹的感知，并对悬臂梁和双悬臂梁中光纤的铺设进行了分析。     

一种新型微梁阵列传感器设计及实现

微悬臂梁传感技术是微纳传感技术研究的热点,仪器装置的研究也从单悬臂梁向微梁阵列的方向发展.本文针对间距为250μm的商品化微梁阵列,提出了一种实现对其弯曲变形的读出系统光路.利用高精度位移平台调节激光器空间位置,使光束实现微距离上平行,并分别照射在阵列梁的相邻微梁上.用位置敏感探测器对两个微悬臂梁尖端反射的激光信号进行...     

新型薄膜式压力传感器的参数设计

利用待测压力与薄膜加速度之间的正比例关系来获取冲击波反射超压峰值的新型测量方法已经得到初步实验验证,该方法具有无需标定、制作简单、成本低廉、测量精度高等优点。为优选薄膜式压力传感器的主要参数,并获取压力测量的不确定度,开展了数值模拟,分析了薄膜厚度、待测压力、拟合参数等因素对压力测量的影响。对薄膜的位移或速度信号进行了拟合处理,获得了冲击起始时刻薄膜的加速度,进而得到了待测压力峰值;将获得的压力与标准压力进行比对,得到了拟合时长、拟合多项式阶次、薄膜厚度等因素的优选值,并获得了薄膜式压力传感器的主要技术指标。另外,开展了激波管比对实验,验证了数值模拟的相关结论。     

基于磁/惯性传感器旋转弹体定姿的Kalman滤波器设计

微惯性传感器精度较低,其漂移会引起很大的姿态误差,不能提供长时间稳定姿态;磁传感器组合的姿态角误差不随时间累积但姿态角更新速度慢。针对这一问题提出了利用磁/惯性传感器构建低成本姿态探测系统的方案,设计了Kalman滤波器融合二者信息——以磁传感器解算的姿态角和等效旋转矢量法解算的姿态角之差作为观测量,以惯性传感器的漂移和姿态误差角作为状态变量,整个解算过程无需使用地磁场强度。仿真结果表明了该算法的有效性,二者组合定姿可实现高精度的姿态测量。     

混凝土框架结构内力测量传感器研制

研制了一种可用于混凝土结构试验中测量柱底截面轴向力、剪力和弯矩的内力测量传感器。该传感器主要由加载板、基座、4根竖向测力杆和2根水平测力杆组成。使用时,柱底截面的内力通过加载板传递给6根测力杆,根据6根测力杆的结果,通过力平衡方程可以计算实际加载的轴向力、剪力和弯矩的大小。对该传感器进行了4种工况下的标定试验。结果表明,传感器的测量误差满足框架结构内力测量精度要求。将该传感器应用到单层两跨的钢筋混凝土框架推覆试验中,获得了整个试验过程中构件的内力时程。     

标准负阶跃力的实现及其测量研究

本文介绍了新研制成功的用于对大力值（最大1200KN）、宽频带（最高分析频率50kHz)的力传感器动态特性校准的标准负阶跃力装置,该装置是基于帕斯卡原理和冲击卸荷方法来实现的,文中详细介绍了力传感器输出电压和用激光测速仪测量负阶跃力跃变过程的高速数据同步采集技术。     

在横向气流激励下螺旋管管阵流体力系数的实验测定

螺旋管式蒸汽发生器由于其结构紧凑，换热性能好，体积小优点，在快堆和高温气冷堆中被广泛采用。广西根据２００ＭＷ高温气冷堆蒸汽发生器的结构参数建立了实验模型，并对在横向气流激励下管阵的流弹不稳定性进行了实验研究。试验测量了螺旋管管阵在横向气流冲刷下的流体力系数，这一实验结果将有助于进一步了解螺旋管管阵在横向气流激励下的振动特性。     

桩柱水流作用力实验测量技术研究

桩柱的绕流水流作用力一直是工程设计中所关注的问题。为了精确地测量模型试验中竖直桩柱在不同来流夹角下的水流作用力,基于力的平衡原理,设计并制作了一种新的桩柱水流作用力试验测量装置,并采用标准砝码模拟水流作用力,验证了该测量装置在不同来流工况下的测量精度。结果表明:桩柱受不同来流夹角的水流作用力时,该装置都具有相当高的测量精度,可满足模型试验要求。因此,该测量方法可用于竖直桩柱在水平或斜向水流作用下模型试验中水流作用力的试验研究。     

基于数字散斑相关实验测量的材料构型力的计算方法

材料构型力学主要研究材料中的缺陷(夹杂、空穴、位错、裂纹、塑性区等)的构型(形状、尺寸和位置)改变时,所引起的系统自由能的变化。本研究将基于数字散斑相关技术,实验测量材料试件的位移场分布,随后通过材料构型力的定义式,计算求得弹塑性材料中缺陷构型力的分布。其方法概括如下:位移场通过数字图像相关技术测得;应变及位移梯度场利用三次样条拟合获得;线弹性材料应力通过简单线弹性本构方程获取,而塑性材料的表面应力场通过Ramberg-Osgood本构方程计算求得;弹塑性应变能密度分布则由应力-应变曲线数值积分获得。该方法对普通弹性材料或者弹塑性材料均适用,可以用于各种不同的缺陷及缺陷群的材料构型力测量。     

非线性材料杆系结构的内力求解

随着科技的发展,已研发出了许多非线性材料,这些非线性材料组成的结构已在工程实际中得到了广泛应用.本文研究了静不定非线性材料结构杆件内力的求解这一关键问题.利用非线性材料结构余能及静力平衡条件,构造了新泛函数,对新泛函数进行一阶求导,即可方便求得静不定非线性材料结构杆件的内力.同时,指出了非线性材料杆系结构的内力求解时存在漏解的原因:结构材料的应力与应变本构关系为非线性幂函数,把结构余能对杆系的内力求一阶偏导,令所得到的位移方程等于零,该方程为一元二次方程,应有两个实数解,而有关文献却遗漏了一个实数解.     

某飞机部件测力风洞试验天平研制与应用

为满足某飞机部件高速风洞测力试验的需要,研制了四台部件测力天平,用来同时测量飞机机翼不同部件(全翼、外翼、翼尖弹、弹架组合)所受的气动载荷。由于是全模试验,天平的设计载荷不匹配,安装空间极度受限。设计时,全翼天平采用了机身中部安装方案、外翼天平与机翼加工成一体并且采用了新型多柱梁结构;翼尖弹天平和弹架组合天平采用了杆式天平方案。上述措施不仅满足了天平的测量需要,也确保了天平在模型中的安装位置以及测力的有效性。该部件测力试验已经在中国空气动力研究与发展中心FL-26风洞完成。试验结果表明,天平测力结果准确可靠,精准度高,达到了预期的目标。     

简易弓形位移传感器及其在工程岩体研究中的应用

本文介绍了一种用于岩体力学物理模拟试验的位移传感器及其结构，力学原理和制造方法建立了传感器位移量与基本身应变的关系，并进行了标定和验证，同时，介绿了该位移传感器在某双曲拱坝坝肩软岩带变形特征的地质力学模拟试验的应用情况，结果表明，该传感器用模型内部的变形量测，具有独特的优点。     

测定金刚石膜断裂强度及断裂韧性的力控制法研究

人造金刚石膜是一种新材料,断裂强度及断裂韧性是其主要力学性能指标,目前国内、外尚无相应的强度测试方法标准,一般采用类比陶瓷测定断裂强度与断裂韧性的方法进行,即采用位移控制法进行检测,基于金刚石膜是一种硬度比陶瓷更高的材料,本文首次提出对金刚石膜用一种力控制法进行检测,在试验时采用专用的弹性压力头加载,加载速度可调,加载平衡、可靠,收到了很好的效果。     

Material forces and phase transitions in elasticity

A computational scheme for the determination of the interface in a strain-induced phase-transition problem for an elastic bar is proposed. The algorithm is based on the material force notion and more specifically on the simultaneous solution of equilibrium equations for the physical and material forces. The weak form of both equations is derived with the aid of a variational principle that accounts for the variations of the dependent and the independent variables. The whole scheme concludes in a nonlinear algebraic system which is numerically solved by the Newton method. The numerical results thus derived seem to be quite encouraging for further application of the concept of material forces in computations related to phase transition problems. The austenite–martensite transformation could be a possible application of the proposed model.