振弦式傳感器的結構有限元分析及其優(yōu)化設計與應用.pdf

1、振弦式傳感器以其獨特的優(yōu)異特性如結構簡單、精度高、抗干擾能力強，廣泛應用于巖土工程領域。切實提高傳感器的可靠性、準確性等關鍵技術是確保巖土工程安全的關鍵因素，因此非常有必要對傳感器的核心構件進行科學研究并在此基礎上指導設計并實現(xiàn)優(yōu)化設計。
　　本文旨在將有限元仿真分析技術引入到振弦式傳感器的優(yōu)化設計中，結合材料力學和振動力學理論知識，重點開展幾種振弦式傳感器的結構分析與應用研究。
　　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構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、值分析結果能較好地指導結構優(yōu)化設計。
　　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分析研究，一方面獲取了錨索測力計的應力分布情況，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

4、果，制定了結構優(yōu)化設計方案，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確測量提供了很好的理論指導。
　　本文研究表明，ANSYS軟件是一種科學而先進的工程分析工具，可以對工程使用結構件進行高精度的模擬。將ANSYS軟件應用到振弦式傳感器的結構優(yōu)化設計中，一方面可以獲得結構件的應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)分析結果，可以科學而準確地指導傳