[發明專利]應變式力傳感器的內錐形彈性體及其優化方法

有效

• 申請號: 201210003249.9
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102539031A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 王世軍;于雷;趙金娟
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種應變式力傳感器的內錐形彈性體，其特征在于：包括圓柱形基體(1)，基體(1)上部設置有錐形凹部(2)，錐形凹部(2)的底部設置有中心孔(3)；錐形凹部(2)的錐面上設置有應變片(4)；錐形凹部(2)的中軸線與中心孔(3)的中軸線位于同一條直線上。

2.一種權利要求1所述內錐形彈性體的優化方法，其特征在于，具體操作步驟如下：

第一步，

根據應變式力傳感器內錐形彈性體的結構，估計出彈性體的初始尺寸；

第二步，

采用有限元方法，根據彈性體的初始尺寸建立有限元模型，計算彈性體在螺栓軸向力作用下的應力；

第三步，

根據第二步得到的錐形凹部(2)錐面上的應力分布情況，調整模型的錐角后再次計算，直至內錐面上的應力分布均勻；具體調整過程為：

根據下面的迭代公式確定錐形凹部錐角的調整量：

Δγi+1=(σmax,iσmin,i-1)Δγi]]>

Δγ_i+1和Δγ_i分別是第i+1次和第i次錐角迭代計算的調整量，σ_max，i和σ_min，i分別是第i次計算獲得的錐面上的最高應力和最低應力；當最高應力和最低應力滿足下面條件時，即可認為錐面上應力分布均勻：

σmax,i-σmin,iσmax,i+σmin,i<ξ2]]>

ξ反映錐面上應力的波動系數，ξ＝5％；

第四步，

根據錐面上的應力水平，在不改變錐角的條件下，調整基體(1)的厚度，使錐面上的應力水平達到要求；具體調整過程為：

根據下面的迭代公式確定基體(1)厚度的調整量：

Δhi+1=(σiσ0-1)Δhi]]>

Δh_i+1和Δh_i分別是第i+1次和第i次厚度調整量，σ₀是錐面上的許用應力，σ_i是第i次調整厚度后錐面上的應力；當錐面上的應力滿足下式時，即認為基體1的厚度達到最優值：

σ0-σiσ0=ϵ>0]]>

ε反映錐面應力的安全裕度，取25％～50％；

第五步，

將有限元計算獲得的模型尺寸圓整，作為彈性體最終的設計尺寸。