一种部件受力参数实时测量方法技术

本发明专利技术公开了一种部件受力参数实时测量方法，1）模拟部件受力并测量对应的应变，建立部件受力和应变的关系式；具体为：获取与待测部件相同的部件作为测试样件，通过对测试样件单独施加作用力，并测试在该作用力下的应变，重复多次，从而得到多组作用力和对应的应变，对得到的作用力和应变进行拟合，从而获得部件受力和应变的关系式。2）测量待测部件实际受力情况下的应变；3）根据部件受力和应变的关系式，结合实际应变，即可得到部件受力。本方法所需安装空间小，环境适应强，可用于解决装备在工作过程关键部位力参数准确测试难题，特别适用于高频响力参数测试。用于高频响力参数测试。用于高频响力参数测试。

【技术实现步骤摘要】
一种部件受力参数实时测量方法


[0001]本专利技术涉及部件工作过程中受力测试，特别涉及一种用于装备在工作过程中某些部件的关键部位受力情况的测试方法，属于力参数测试领域。

技术介绍

[0002]很多装备在工作过程中，内部会存在多种受力情形，特别是关键部件，受力状况更复杂。如飞机、火炮在工作过程中的关键部位的受力情况对于装备工作过程的可靠性和安全性至关重要。对于飞机来说，飞机结构的关键部位发动机的受力参数是保障飞机的结构安全、飞行可靠性的重要参数。对于普通火炮来说，弹丸在膛内的运动过程中，会对身管产生一定的挤压力，该力对于火炮身管寿命研究具有重要的参考价值。对于新概念武器电磁轨道炮来说，其在发射过程中，脉冲电源瞬时放电产生强磁场，磁场与流经电枢上的电流相互作用产生洛伦兹力，推动电枢和弹丸沿轨道向前运动，由于轨道与电枢之间属于过盈量配合，一方面高速运动电枢会对轨道产生冲击作用，另一方面轨道对电枢有一定的挤压力；同时轨道上因流过反向脉冲大电流，会产生相互排斥的电磁作用力，这种力是瞬时非轴对称，主要由轨道上电流产生的磁场作用在另一根轨道上得到的电磁力，以及电枢上流经电流产生的磁场作用在轨道上得到的电磁力组成，该力如果过大会增大轨道对电枢的摩擦力，过小会降低轨道对电枢的约束，因此该力的准确测试对于电磁轨道炮轨道烧蚀研究、提高轨道寿命、电枢设计均具有重要的研究意义。
[0003]常用的力参数测试方法主要基于力传感器，将力传感器安装在测试位置，从而将受力情况反馈出来。但目前常用的力传感器要么体积较大，无法安装在空间有限、环境恶劣的的测点位置，如前文所述的发动机关键部件受力、火炮发射过程中身管受力、电磁炮发射过程中轨道受力等均不适合，要么传感器的动态频响不够，导致测试误差大。因此，对所属领域技术人员而言，设计一种安装空间小、环境适应强、频率响应高的装备关键部件力参数测试方案具有十分迫切的现实意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种部件受力参数实时测量方法，本方法所需安装空间小，环境适应强，可用于解决装备在工作过程关键部位力参数准确测试难题，特别适用于高频响力参数测试。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种部件受力参数实时测量方法，其特征在于：按如下步骤进行，
[0007]1)模拟部件受力并测量对应的应变，建立部件受力和应变的关系式；
[0008]2)测量待测部件实际受力情况下的应变；
[0009]3)根据部件受力和应变的关系式，结合实际应变，得到部件受力。
[0010]步骤1)中，建立部件受力和应变的关系式的方法为：获取与待测部件相同的部件作为测试样件，通过对测试样件单独施加作用力，并测试在该作用力下的应变，重复多次，
从而得到多组作用力和对应的应变，对得到的作用力和应变进行拟合，从而获得部件受力和应变的关系式。
[0011]步骤1)中，建立部件受力和应变的关系式的具体步骤为：
[0012]1.1)获取测试样件，将光纤光栅传感器刻有光栅的一端埋入测试样件中；将光纤光栅传感器另一端与高速光纤解调仪连接；
[0013]1.2)将埋有光纤光栅传感器的测试样件安装在应变
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力标定装置上；
[0014]1.3)使用外加力源对测试样件施加作用力，该作用力的施加方式与待测部件的受力方式一致，以尽量模拟待测部件的受力状况；通过高速光纤解调仪获得光纤光栅传感器的应变；得到一组作用力与光纤光栅传感器应变值；
[0015]1.4)改变作用力的大小，重复步骤1.3)多次，得到多组作用力与光纤光栅传感器应变值；
[0016]1.5)将所有组作用力与光纤光栅传感器应变值进行数学拟合，得到作用力与光纤光栅传感器应变值的函数关系式，该函数关系式即为部件受力和应变的关系式。
[0017]步骤1.1)中，将光纤光栅传感器刻有光栅的一端埋入测试样件的方法为，根据光纤光栅传感器安装方式，在测试样件上开设凹槽，然后将光纤光栅传感器刻有光栅的一端埋入凹槽中，然后封闭凹槽。
[0018]步骤1.5)中，将所有组作用力与光纤光栅传感器应变值进行数学拟合的方法为，将每组中的作用力F与光纤光栅传感器应变q的比值F/q记为该次测量的灵敏度系数，将所有的灵敏度系数进行算术平均，将算术平均结果作为作用力与传感器输出应变的标定系数K；作用力F与光纤光栅传感器应变值q的函数关系式为F＝Kq。
[0019]步骤2)中，测量待测部件实际受力情况下的应变的方法为，将光纤光栅传感器刻有光栅的一端埋入待测部件中，光纤光栅传感器另一端与高速光纤解调仪连接；记录待测部件工作过程中高速光纤解调仪输出的应变值，即为待测部件实际受力情况下的应变。
[0020]步骤1.2)所述的应变
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力标定装置包括竖置的矩形框架，矩形框架由底座、横梁和两立柱构成，两立柱的下端与底座两端固定连接，两立柱上端与横梁两端固定连接；在底座上设有力源，在横梁上位于横梁下方设有力传感器，力传感器和力源的输出端之间具有安装空间，用于安装测试样件。
[0021]在底座两端设有稳定用角钢条，两角钢条平行并与底座长度方向垂直，底座两端下方的阳角落在角钢条的阴角内并固定连接；两角钢条的长度大于底座宽度。
[0022]本专利技术提出一种基于力
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应变标定装置的装备关键部件受力参数实时测量方法，先采用力
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应变标定装置获得部件受力与应变之间的对应关系，即标定系数，再采用光纤光栅应变传感器及高速解调仪对待测部件实际受力时产生的应变值进行测试，最后根据标定系数及装备工作过程实测应变值即可得出装备工作过程中关键部件受力情况。
[0023]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]1)本专利技术的光纤光栅传感器所需安装空间非常小，对安装位置基本没要求，绝大多数装备上各个部件均可进行埋入式安装。
[0025]2)本专利技术可以实现装备工作过程关键部件受力参数的实时在线测量。
[0026]3)本专利技术光纤光栅传感器由于采用埋入式安装且体积小，故可以适用于很多环境复杂和恶劣的安装场合，特别适用于高频响力参数测试。
附图说明
[0027]图1为本专利技术部件受力参数测量流程图。
[0028]图2为本专利技术实施例的应变
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力标定装置示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例的装备工作过程中关键部件应变实测曲线图。
[0030]图4为本专利技术实施例的装备工作过程中关键部件受力曲线图。
具体实施方式
[0031]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0032]本专利技术一种部件受力参数实时测量方法，按如下步骤进行，同时参见图1，
[0033]1)模拟部件受力并测量对应的应变，建立部件受力和应变的关系式；
[0034]2)测量待测部件实际受力情况下的应变；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种部件受力参数实时测量方法，其特征在于：按如下步骤进行，1）模拟部件受力并测量对应的应变，建立部件受力和应变的关系式；2）测量待测部件实际受力情况下的应变；3）根据部件受力和应变的关系式，结合实际应变，得到部件受力。2.根据权利要求1所述的一种部件受力参数实时测量方法，其特征在于：步骤1）中，建立部件受力和应变的关系式的方法为：获取与待测部件相同的部件作为测试样件，通过对测试样件单独施加作用力，并测试在该作用力下的应变，重复多次，从而得到多组作用力和对应的应变，对得到的作用力和应变进行拟合，从而获得部件受力和应变的关系式。3.根据权利要求2所述的一种部件受力参数实时测量方法，其特征在于：步骤1）中，建立部件受力和应变的关系式的具体步骤为：1.1）获取测试样件，将光纤光栅传感器刻有光栅的一端埋入测试样件中；将光纤光栅传感器另一端与高速光纤解调仪连接；1.2）将埋有光纤光栅传感器的测试样件安装在应变
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力标定装置上；1.3）使用外加力源对测试样件施加作用力，该作用力的施加方式与待测部件的受力方式一致，以尽量模拟待测部件的受力状况；通过高速光纤解调仪获得光纤光栅传感器的应变；得到一组作用力与光纤光栅传感器应变值；1.4）改变作用力的大小，重复步骤1.3）多次，得到多组作用力与光纤光栅传感器应变值；1.5）将所有组作用力与光纤光栅传感器应变值进行数学拟合，得到作用力与光纤光栅传感器应变值的函数关系式，该函数关系式即为部件受力和应变的关系式。4.根据权利要求3所述的一种部件受力参数实时测量方法，其特征在于：步骤1.1）中，将光纤光栅传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东颖，高潮，钞红晓，陈金龙，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：