振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計與應(yīng)用.pdf

1、振弦式傳感器以其獨特的優(yōu)異特性如結(jié)構(gòu)簡單、精度高、抗干擾能力強，廣泛應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域。切實提高傳感器的可靠性、準(zhǔn)確性等關(guān)鍵技術(shù)是確保巖土工程安全的關(guān)鍵因素，因此非常有必要對傳感器的核心構(gòu)件進行科學(xué)研究并在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)設(shè)計并實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計。
　　本文旨在將有限元仿真分析技術(shù)引入到振弦式傳感器的優(yōu)化設(shè)計中，結(jié)合材料力學(xué)和振動力學(xué)理論知識，重點開展幾種振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用研究。
　　本文以大量程振弦式位移傳感器為研究對象，

2、簡單介紹了振弦式位移傳感器的工作原理，并針對振弦式位移傳感器在實際生產(chǎn)和使用中普遍存在測量死區(qū)現(xiàn)象，從振動能量角度，采用ANSYS分析軟件分別對位移傳感器的核心結(jié)構(gòu)件振弦和彈簧進行了模態(tài)分析，得出二者的固有頻率。通過對比二者的固有頻率，得出彈簧的振幅，進而分別求解振動能量，最終獲得測量死區(qū)產(chǎn)生的機理原因。并對優(yōu)化設(shè)計后的傳感器與初始傳感器進行性能試驗測試對比，試驗結(jié)果表明優(yōu)化后的傳感器消除了測量死區(qū)，大大提高了測量精度和穩(wěn)定性，有限元數(shù)

3、值分析結(jié)果能較好地指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
　　本文以振弦式錨索測力計為研究對象，簡單介紹了錨索測力計的工作原理，針對振弦式錨索測力計在多種非正確安裝工況因素綜合作用下測值偏差大的現(xiàn)象，提出了錨索測力計在實際工程施工中的三種典型的非正確安裝工況。采用ANSYS分析軟件分別對此三種安裝工況下的錨索測力計開展靜力學(xué)分析研究，一方面獲取了錨索測力計的應(yīng)力分布情況，另一方面獲取了每一種工況因素單獨作用時對錨索測力計測值的影響規(guī)律。根據(jù)理論分析結(jié)

4、果，制定了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案，并給出了錨索測力計在施工中的正確安裝圖，大大消除了非正確安裝工況帶來的測值誤差，為振弦式錨索測力計的準(zhǔn)確測量提供了很好的理論指導(dǎo)。
　　本文研究表明，ANSYS軟件是一種科學(xué)而先進的工程分析工具，可以對工程使用結(jié)構(gòu)件進行高精度的模擬。將ANSYS軟件應(yīng)用到振弦式傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，一方面可以獲得結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力分布情況和振動特性，節(jié)省了大量的人力、物力和財力;另一方面根據(jù)分析結(jié)果，可以科學(xué)而準(zhǔn)確地指導(dǎo)傳