机械工程学报 ›› 2024, Vol. 60 ›› Issue (19): 20-31.doi: 10.3901/JME.2024.19.020
李立建1, 杨朋霖1, 姚建涛2,3, 李冰1, 王迎佳1
LI Lijian1, YANG Penglin1, YAO Jiantao2,3, LI Bing1, WANG Yingjia1
摘要: 针对多维力传感器弹性体结构存在变截面、非规则或难解析等柔性单元,导致其应变解析模型较难构建,进而给传感器结构优化和性能评价带来困难。基于Matlab和ANSYS软件间的协同交互,提出一种适于复杂弹性体结构的柔性并联多维力传感器优化设计方法。利用线弹性梁理论,构建出十字梁型多维力传感器通用整体刚度和力映射解析模型,通过考虑含难解析浮动梁结构的测量支链和贴片组桥策略,推导获得四边固支和两边固支十字梁型传感器的应变与载荷解析关系,结合具体算例和借助有限元及实验数据验证所构建解析模型的正确性。协同优化设计结果表明,给定约束条件下十字梁型传感器归一化应变柔度矩阵的条件数均能趋于1,且可使传感器达到高测量灵敏度、低维间耦合和各维同性。
中图分类号: