微型涡喷发动机六分量应变天平的设计与研究

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1、西南科技大学研究生学位论文微型涡喷发动机六分量应变天平的设计与研究年级2012级姓名杨帅申请学位级别硕士专业机械工程指导教师赵登峰教授ClassifiedIndex:TH113.1U.D.C:621SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisDesignandResearchonSix-componentStrainBalanceformicro-turbojetengineGrade:2012Candidate:YangShuaiAcademicDe

2、greeAppliedfor:MasterSpeciality:MechanicalEngineeringSupervisor:Prof.ZhaoDengfengApril.14th,2015独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于

3、论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文首先对六分量测力元件的分类及工作原理做介绍，然后综合考虑天平设计需求、应变式天平工作原理、双端固定梁在梁式结构中的优越性等因素设计出了六分量测力元件的基本模型。根据模型结构变形特点并结合二向应变片测剪应变及单个应变片

4、测正应变两种应变组合接法提出了一套适用于本文应变输出解耦的布片组桥方案。运用有限元软件对测力元件及支撑上板进行仿真，仿真结果表明结构强度及最大变形均能满足要求。由仿真得到各加载力对应输出应变，通过计算求得模拟的耦合矩阵，分析矩阵特点表明各桥路间仅存在较小干扰，合理的结构设计及应变片组桥布片方案使得电桥基本实现无耦合输出，但并不能完全解耦。最后对天平的标定系统进行设计并根据相关文献制定天平加载方案，由得到的实验数据推导天平计算公式及相关性能参数，结果表明设计的六分量天平各项性能参数满足测量需求。将实验得到的耦合矩阵与仿真得到的

5、模拟耦合矩阵对比，二者具有一致性，即主对角线上元素明显大于矩阵中的其它干扰元素，同时还通过误差分析说明实验耦合矩阵与模拟耦合矩阵存在差异的合理性。虽然完成的六分量天平并不能完全输出解耦，但从实验耦合矩阵特点可以看出，各方向力间仅存在较小耦合关系。该结果表明一体式的测力元件虽不能在结构上实现解耦，但结合合理的应变片布片组桥方案则能较大程度降低耦合程度，该种软硬结合实现应变天平无耦合输出的设计思路是行之有效切实可行的。关键词：微型涡喷发动机六分量测力元件应变天平有限元耦合西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractFi

6、rstly,theclassificationandworkingprincipleofthesix-componentforceelementareintroduced.Then,designabasicmodelofthesix-componentforceelementconsideringthebalancedesignrequirements,thestrainbalanceworkingprinciple,andthesuperiorityoftwoendfixedbeaminbeamstructure.Acco

7、rdingtothedeformationcharacteristicsofthemodelandcombinedwithtwokindsofstraincombinationconnection:two-directionalShearstrainmeasurementandsinglenormalstrainmeasurement.Putforwardasetofbridgeschemesuitableforthestrainoutputdecoupling.Thesimulationresultsoftheforcem

8、easuringelementandtheuppersupportplateshowthatthestructuralstrength,maximumdeformationcanmeetthedesignrequirements.Simulationcouplingmatrixisgotb