整体式三维压电测力平台的研制

重点介绍了整体式三维压电测力平台结构优化设计与性能标定 .该测力平台与国内外同类产品相比 ,最突出的特点是采用了整体式结构 ;只需 2个三维压电石英力传感器 ;结构具有“推挽”特点 ,不但提高了灵敏度 ,而且具有温度自补偿功能 ;经过特殊的工艺处理 ,小力值测量的稳定性非常好 .该测力平台的技术指标全面达到CIRP STCC规定的动态型测力仪标准 .

调谐液体阻尼器的振动台子结构试验研究

振动台子结构试验将结构模型作为数值子结构在计算机中计算,将调谐液体阻尼器(TLD)作为试验子结构进行物理试验。在TLD和振动台之间安装剪切力测量装置,将地震波和测量剪切力输入到数值子结构中,采用中心差分法进行数值子结构运动方程的求解,计算得到结构顶层的绝对加速度,再由振动台将加速度实时加载到试验子结构上,这样实现结构和TLD耦合体的地震模拟。对剪切力测量平台进行性能试验,验证了测量系统的正确性。对一个单自由度结构有TLD控制时的加速度响应进行振动台子结构试验,结果验证了TLD能够有效地控制结构的加速度响应。

发动机推力矢量测试系统的设计

介绍了关于发动机推力矢量的测试系统,阐述了利用传感器进行发动机推力矢量的测试。利用设计的压电式测力平台和其相应的测试软件以及测试系统,用反求法求得空间力矢量大小、推力矢量的推力偏移量、推力偏斜角。通过试验结果表明:此方案是可行的。

舱段类部件数字化柔性对接系统设计与试验研究

为实现大尺寸、大重量、多约束关系的舱段类部件数字化、柔性化对接,研制了一套舱段类部件数字化柔性对接系统。阐述了该系统的组成及工作流程,通过数字化测量系统测量舱段上的位姿测量特征点,集成管控平台解算其相对位姿,控制并联调姿平台进行运动,实时监控舱段间装配力,实现舱段的调姿与对接。给出了数字化测量系统的应用、基于并联调姿平台的位姿调整与装配力测量及集成管控平台的功能设计,并完成了舱段对接的试验研究。试验结果表明,该系统满足大型舱段类部件柔性对接要求,提高了装配一致性,保证了产品与操作者的安全。

新型轧制力测量平台设计与分析

轧制力是板材生产中最重要的技术参数,决定设备的运行效果和板材的质量。轧制力测量平台是一种全新设计的轧制力测量机构,通过分片的框架进行厚度和宽度方向的对称性设计,将变形集中在高度方向,并将载荷进行分档(11档),和对应不同载荷情况的测量片的不同组合,实现充分利用材料的弹性最好区域和避免因载荷过大引起的测量平台的力学性能变化过大和载荷小时导致的测量精度差的情况。通过ANSYS软件对所设计结构的静力学仿真,证明和进一步解释了这种新型平台的优良性能。

自标定重载并联四维测力台测量机理与标定试验

面向航空航天领域对重载大测力面积多维测力台研发的迫切需要,为克服现有多维力传感器研制后均需繁冗的加载标定,采用提出的多维力传感器"自标定"设计理念,通过构建机械解耦测力分支并辅以并联正交分布结构,提出一种新型弱耦合自标定重载并联正交四维测力台构型。基于滚动摩阻理论分析与论证其解耦测量机理与自标定原理。在此基础上,设计并研制了该自标定重载并联四维测力台及其标定加载系统,标定试验结果表明,该四维测力台最大测量误差为0.62%,最大耦合误差为0.56%,论证了其解耦及自标定特性,从而为该自标定重载并联四维测力台的实际应用奠定基础,也为研制大量程重载并联多维力传感器提供了新思路。

基于结构变形的大型并联六维力传感器精度研究

为了研究结构变形对大型六维力传感器精度的影响,基于螺旋理论及影响系数方法,并借助位姿解建立了考虑结构整体变形条件下Stewart平台六维力传感器测量误差模型,推导出并联六维力传感器测量的I,II类误差表达式,分析了在不同外载下,六维力传感器Ⅰ,Ⅱ类误差,总结了结构变形和平台自重对传感器测量精度的影响规律,为具有普通球形铰链大型Stewart平台六维力传感器标定方案的选择和精度的改善提供了理论基础。

多传感器并联式三维测力平台及标定

针对参数测试的实际需求及现有三维力传感器的局限性,提出了一种用于高速列车转向架参数测定的三维测力平台。介绍了其结构特点及测量原理,并研发了相应的标定装置。为了解决三维测力平台维间耦合问题,在单轴加载下,分析了平台3个方向的输出特性,从而获得其静态标定矩阵。试验结果表明:本文所设计的三维测力平台偏心载荷作用下最大相对误差为0.42%,测量精度为0.25%;三向载荷同时作用下,测量精度为1.5%,该三维测力平台具有良好的抗偏载能力,能够消除维间耦合的干扰。

FG5X-246绝对重力仪准确度测试

利用最新研制的一套弱力测试平台,对FG5X-246绝对重力仪观测值准确度指标进行了测试试验。通过弱力测试平台升降装置改变扰动质量体与测量点之间的距离,从而改变测量点处叠加的扰动引力场大小。通过比较FG5X-246绝对重力观测值变化量与理论扰动引力场变化量之间的差异,从而确定FG5X-246绝对重力观测值的准确度。测试结果显示当扰动质量体从1.810 4 m高度降到1.409 9m高度时,外部扰动引力场变化了48.81 μGal(1Gal=1cm/s^2),FG5X-246绝对重力仪感应到48.0 μGal的重力变化,FG5X-246绝对重力仪测量值与理论值之差为0.81 μGal。当扰动质量体从1.810 4m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-15.44 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-16.20 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.76 μGal。当扰动质量体从1.409 9 m降到1.010 1m高度时,外部扰动引力场变化了-64.20 μGal,FG5X-246绝对重力仪感应到-64.25 μGal的重力变化,测量值与理论值之差为0.05 μGal。上述测量结果表明,此次FG5X-246绝对重力仪感应到外部引力变化的误差均不超过1 μGal,即其测量值准确度优于1 μGal。

基于SolidWorks的平衡感练习仪测力平台结构设计与仿真分析

用于运动康复的下肢平衡感练习仪能够测量患者的平衡能力,平衡感练习仪测力平台的设计是整体康复机械的核心。首先,利用SolidWorks建立了测力平台模型,并利用SolidWorks将建立的模型进行网格划分;然后,对测力平台在1400 N极限工况下的应力应变状况进行了分析;最后,对测力平台盖板和测力装置的振动模态进行了仿真分析,得到了盖板和测力装置的前4阶振动模态。结果表明,用于运动康复的下肢平衡感练习仪测力平台能够满足康复需求。通过应力应变分析结论可为后续加强测力装置结构位置提供参考。

三维测力装置维间耦合效应试验及解耦方法

为实现转向架试验台载荷测量功能,提升转向架参数测定精度,设计了多测力传感器并联的三维测力装置,对其测量原理进行理论分析并搭建了惠斯通电桥测量电路。三维测力装置属于切应力传感器,分析表明其测量电路输出电压与载荷有确定的线性关系;进行了三维测力装置单轴加载的静态标定试验,分析了单轴加载的输出特性及其载荷测量的维间耦合效应,发现单轴加载时,加载轴所对应测量电路有线性度良好的电压输出,但非加载轴测量电路同时有较小的电压输出。文中还提出了评价维间耦合效应的耦合度以及基于最小二乘法和BP神经网络的数值解耦方法,并通过试验验证了两种解耦方法的有效性;同时采用正交实验法进行三维测力装置多轴加载试验,单轴测量误差和整体测量误差均没有超过1.5%,测量精度满足测试需求。

负重振动练习与超等长练习对篮球运动员下肢力量影响的对比研究

为了完善和探索新的、科学的力量训练方法,利用Kislter测力台,运用对比试验的方法,结合运动生理和生物力学知识,将一种新的负重振动力量训练法与超等长跳深练习法进行试验研究。通过对采用两种训练方法训练的篮球运动员的自由纵跳(CMJ)、下肢快速力量指数和完成杠铃蹲起规定动作出现疲劳时间的测试分析,发现负重振动练习对发展运动员的下肢最大力量、快速力量和力量耐力较超等长跳深练习有着更为明显的效果(P<0.01)。

运动康复生物力学教学实验室的设计和建设

根据康复运动生物力学课程教学的要求和班级授课的特点,提出教学实验室的建设思路;改进研制了适合多组学生同时进行实验操作的测力台和录像解析系统仪器,以及各种生物力学定理演示、测试仪器。在提高仪器成套率,形成规模化教学方面取得突破,有效降低教学成本,实现了该学科实验课程可进行整班教学的目标。

气浮式空间力矢量测量方法研究

提出了基于气浮测力的力矢量测量方法,设计了一维气浮测力模型和气浮式力矢量测量平台模型,推导得出了空间力矢量的求解公式,研制了气浮式空间力矢量测量平台样机。实验结果表明:沿坐标轴方向加载时,其他坐标轴方向测量值均为零,这表明气浮式测力平台测力时不存在维间耦合现象。三维空间内力矢量测量误差结果如下:力的相对误差为0.2%,力的方向误差为0.5°,作用在气浮平台上力的作用点位置坐标误差为±0.05mm。

某悬挂钢结构平台振动检测及分析

采用多通道数据采集系统及信号处理技术,对某厂房内悬挂钢平台的不良振动进行动力检测及数据分析,给出钢平台在动荷载作用下的强迫振动响应和频谱特性,结合有限元分析后得出产生不良振动的原因主要是,钢平台产生了与机器干扰力频率相一致的受迫振动,并且从启动到正常运转这一过程中,干扰力频率经过结构的低阶自振频率,期间也会使结构产生大的振动响应。建议对平台进行加固处理,将连接处的胀锚螺栓换为化学锚栓,并采取适当的隔振措施,如采用弹簧垫吸收设备的振动能量。

负重振动练习与超等长练习对篮球运动员下肢力量影响的对比实验研究

利用K islter测力台,运用对比实验的方法,将一种新的负重振动力量训练法与超等长跳深练习法进行实验研究,发现两种方法对影响篮球运动员下肢力量有着不同的特点,并运用运动生理和生物力学知识进行了相应的分析和判断。

切削测力平台结构递进式拓扑优化设计研究

微切削加工过程中,切削力是影响加工质量的重要参数。测力仪是动态测量切削力的主要装置,其测力平台部分工作稳定性和准确性对测力仪整体性能起到决定性作用。目前使用的大部分测力平台设计均可以满足宏观较大振幅应力测量要求,但较差的灵敏度和严重的信号衰弱无法满足微切削状态下切削力的微小变化测量。因此提出了一种在满足测力平台弹性体结构强度等要求下,首先以固有频率为目标函数进行单目标优化,将优化后的固有平率作为约束条件,再以应力集中为目标函数进行二次优化的递进式拓扑优化方法;并对优化后的结构进行模态试验,从而证明采用递进式拓扑优化的结构设计方法可以极大的提高测力平台工作时的稳定性、灵敏度和测量精度等性能,同时也拓展了测力平台微切削条件下的适用性。

压电磨削测力平台的有限元结构优化设计

压电磨削测力平台结构优化设计的核心是弹性环与传感器三向刚度相互匹配的问题。文章重点介绍了测力平台在力学建模过程中对弹性环刚度的定义,准确得出弹性环结构的优化边界条件。利用有限元分析法建立测力平台的三维实体参数化模型,完成测力平台弹性环的结构优化设计。通过性能标定实验验证,该测力平台的技术指标全面达到C IRP-STCC规定的动态型测力仪标准。

海洋平台响应多点解耦的冰力测量方法

提出了一种通过传递函数在频域内进行解耦逆推多点冰力的计算方法 ,并以一个四桩腿平台为例 ,给出了冰力间接测量的设计方案及计算流程 ,从而为解决海上平台所受冰力的测量问题找到一个较好的技术途径。

力加载点对压电式多分量测力平台测量结果的影响

随着多分量测力技术的广泛应用,其准确度要求越来越高。本文通过实验的方式验证在压电式多分量测力平台的使用过程中,要确保加载力作用点在测力平台有效作用区域之内,从而保证测量准确度。本文对于多分量测力平台的规范使用具有指导作用,对提高多分量测力平台的测量准确度具有重要意义。