Timoshenko梁自由振动分析及在称重仪中应用的研究.pdf

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1、2015年6月机床与液压Jun．2015第43卷第11期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．43No．11DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．11．045Timoshenko梁自由振动分析及在称重仪中应用的研究吴志清，张文凡(广州工程技术职业学院，广东广州510075)摘要：称重仪主要是以应变片作为称重传感器进行测量，应变片贴在一根短粗的梁上。在称重过程中，梁产生振动，使得其测量时间延长。称重仪中的梁符合Timoshenko梁模型，由于Timoshenko悬臂梁自由振

2、动理论模型的求解非常复杂，运用有限元法对称重仪的悬臂梁进行分析求解比较方便，运用其结果进行拟合，通过拟合的方程对梁的受力进行量纲一化，得到峭度指标，将梁的振动大小与峭度的对应关系应用于测量，缩短称重仪器检测时间。结果表明：采取峭度作为梁受力的量纲一化的指标，可快速确定梁的受力，测量的可靠性和合理性高。关键词：Timoshenko梁；有限元法；曲线拟合；峭度中图分类号：TP273．1文献标志码：A文章编号：1001—3881(2015)11—169—4AnalysisofFreeVibrationofTimoshen

3、koBeamandStudyonItsApplicationinWeighingInstrumentWuZhiqing．ZHANGWenfan(GuangzhouInstituteofTechnology，GuangzhouGuangdong510075，China)Abstract：Theweighinginstrumentmeasurestheweightmainlybytheuseofthestrainfoilasmeasuringtransducer，whichisat—tachedtoastubbybea

4、m．Themeasuredtimeisprolongedbecauseofthebeamvibrationintheweighingprocess．ThebeamofweighinginstrumentwasinaccordancewiththeTimoshenkobeammodel，becausethesolutionoftheoreticalmodeloffreevibrationofTimoshen—kocantileverbeamwasverycomplex，theanalysisofcantileverb

5、eamofweighinginstrumentwastakenbythefiniteelementmethod(FEA)quiteeasy，andthenwhichresultsweretakentocurvefi~ing．Throughtheforeeofdimensionlessaccordingtothefittingequa—tionofbeam，theindexofKurtosisWasobtained．ThecorrespondingrelationshipbetweenKurtosisandlevel

6、ofbeamvibrationwasap—pliedtomeasurement，whichshortenedthetimeofmeasurementinweighinginstrument．Theresultsshowthatitcalldeterminethebeamstressquicklywhentakingkurtosisasdimensionlessindexwhichrelatedtothebeamforce。themeasurementisprecisewithhighrationality．Keyw

7、ords：Timoshenkobeam；Finiteelementmethod；Curvefitting；Kurtosis0前言Timoshenko梁模型，考虑到梁的截面效应和剪切效目前，称重仪主要是以应变片作为称重传感器进应，使得其求解结果非常精确，与实际吻合程度行测量，应变片贴在一根短粗的梁上。在称重过高，因此，Timoshenko梁在实际应用中得到广泛的程中，梁产生振动导致位移发生变化，导致贴应变片使用。的悬臂梁在纵向位移也需要一段时间才能稳定，这段梁的振动问题直至稳定一直是工程中关注的科学时间对生产效率影响

8、非常大，因此，如何快速确定测问题。一般的振动采取主动或半主动控制方式进行控量受力非常重要。制，以减少振动时间“。但采取控制方式减小梁由于研究对象的不同，在工程中采用不同类型的振动时问，其纵向变形也受到影响，导致测量精度梁的模型。要求不太精确时，梁的初等振动方程，即降低。Euler．Bernouli方程仅适用于梁的截面尺寸对比其长1称重仪工作原理及峭度的应用度