基于正交设计的土压力传感器匹配误差分析.pdf

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1、50传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第30卷第3期基于正交设计的土压力传感器匹配误差分析张立祥，罗强，刘钢，刘潇潇，张胜利(西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室。四川成都610031)摘要：针对双膜平动式土压力传感器的结构特点，建立了简化分析模型，基于正交设计对传感器与土介质的相互作用特性进行了有限元计算，并通过标定试验验证了计算结果的合理性。研究表明：1)传感器与土介质的模量比E／E、传感器厚度H、直径D的交互作用只在E／E>l后对匹配误差有显著影响，但均小于各因

2、素自身对的影响程度；2)E／<1时，影响卢的因素主次顺序为E／E>日>D；lD>H；E／E>5后，主次顺序为D>>E／E；3)／3具有随基本呈线性增加，随D非线性减小的特性；4)E／E是控制卢的关键因素；E／E1后，卢随E／E增加而逐渐趋于稳定；E／E>16．45，8．17，12．18后，对应的分别约为稳定值的90％，95％，99％以上。关键词：土压力传感器；匹配误差；正交设计；有限元计算中图分类号：TP212．9；U213．1文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011

3、)03-0050-04AnalysisofmatchingerrorofsoilpressuretransducerbasedonorthogonaldesignZHANGLi-xiang，LUOQiang，LIUGang，LIUXiao。xiao，ZHANGSheng—li(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforHigh-speedRailwayEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Aimedatthes

4、tructuralcharacteristicsofthedouble—membranesoiltranslationa1pressuretransducer，asimplifiedanalysismodelissetuptocalculateinteractionpropertiesoftransducerandsoilbasedonorthogonaldesignbyFEM．Thecalculationresultsareprovedtobereasonablethroughthecalibrationtest．Thestudyshow

5、sthat：1)TheinteractionsofthemodulusratioEg／E，thicknessH，diameterDhavesignificanteffectonthematchingerroronlywhenE／E>1．Andtheinteractioneffectarelessthanthefactors’effectallthetime；2)WhenEg／E<1，theorderofthefactorsfunctionisEF／E>日>，J．WhenlD>H．WhenE／E>5

6、，theorderisD>>E／E；3)Thematchingerorincreaseslinearlywiththicknessandreducesnonlinearlywithdiameter；4)Themodulusratioisthekeyfactoreffectingthematchingerror．ThematchingerrorchangesgreatlywhenE／E<1．WhileEg／E>1，thematchingerrorincreaseswiththeE／Eandistendedtobestable．WhenE／E>

7、16．45，8．17，12．18，thecorespondingratioofmatchingerorwiththestablematchingeroris90％．95％．99％．Keywords：soilpressuretransducer；matchingerror；orthogonaldesign；finiteelementmethod0引言到指导和促进作用。土压力的量测是土力学理论和试验研究的重要内容。土压力传感器与周围土介质在物理力学性质上存在较实际工程问题的解决和科学研究结论的得出，均离不开室大差异，势必改变土介质的原存应力场，

8、引起应力的重新分内外试验中土压力传感器的直接量测结果。因此，土压力布。传感器量测的应力与未扰动时该点的应力并不相同，传感器与土介质的匹配误差研究在土力学与岩土工程等相两者之间的误