敏感栅结构对应变片疲劳性能影响的研究

敏感栅作为金属丝式电阻应变片的核心测量元件,其疲劳特性直接影响测量工作的可靠性。为了探究敏感栅各结构参数对其疲劳寿命的影响,建立了简支梁应变片三维有限元模型,采用正交试验法,研究了栅丝直径、栅丝长度、敏感栅弯数、栅丝间距对应变片疲劳寿命的影响。结果表明随栅丝直径和栅丝间距增加及栅丝长度减小,应变片寿命增大;敏感栅弯数存在使应变片达到最大疲劳寿命的最优值;栅丝间距对应变片疲劳寿命的影响最大,而后依次为栅丝直径、弯数、栅丝长度;应变片寿命对栅丝直径的敏感度最高,对栅丝长度的敏感度最低。在所研究参数范围内,当栅丝直径为0.05 mm、栅丝长度为7 mm、弯数为5、栅丝间距为0.6 mm时,应变片的疲劳寿命达到最大。

应变片敏感栅参数对结构振动及寿命的影响

为了探究电阻应变片参数改变对其结构振动及寿命的影响规律,通过有限元数值模拟方法,研究栅丝直径、栅丝长度、敏感栅弯数、栅丝间距与应变片动力学特性及疲劳特性的关系,采用Pareto方法对应变片参数进行寿命与振动幅度寻优。结果表明:结构谐响应振幅随栅丝长度、栅丝间距、敏感栅弯数的减小而增大,随栅丝直径的增大而增大;敏感栅结构对寿命的影响程度为:栅丝直径>栅丝间距>敏感栅弯数>栅丝长度,对谐响应振幅的影响程度为:栅丝直径>敏感栅弯数>栅丝间距>栅丝长度;使应变片振辐较小且疲劳性能较好的敏感栅结构帕累托最优解为栅丝直径0.03 mm、栅丝长度8 mm、敏感栅弯数5、栅间丝距0.5 mm。研究对高温应变片结构设计具有重要参考价值。