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石英撓性加速度計擺片組件的應力分析
- 2019-11-11-

       針對石英撓性加速度計擺片組件的梁易產生斷裂的現象,通過分析石英撓性加速度計的工作原理.利用Pro/E分別對石英擺片和鋁合金骨架進行了三維建模并裝配,然后根據載荷計算在AN SYS中對裝配件進行了系統的應力分析.給出了石英擺片組件在實際偏移Q02mm最大位移下的變形場和應力場。并根據應力場分布提出了石英擺片梁結構的優化方案。研究結果表明,石英擺片組件的最大應力隨著加速度載荷的增加保持不變,且小于石英材料的許用應力。


       石英撓性加速度計是一種用來測量微小加速度的高精度傳感器,是慣性系統的重要部件,具有精度高、體積小、環境適應能力強等優點”。石英擺片組件是石英撓性加速度計的核心組件因。石英撓性加速度計最易損壞的地方就是其關鍵部件石英擺片組件的雙撓性梁,該梁厚度極薄,是由石英脆性材料腐蝕而成,容易斷裂。因而,對石英擺片組件的應力分析是極其重要的,(利用簡化的石英擺片模型劃分網格進行了應力分析,只是將骨架的質量計算在擺片的模型上,但是對于傳感器中擺片和骨架裝配后的整體應力分析還缺乏系統研究。


       通過分析石英撓性加速度計的工作原理從理論上進行石英擺片組件的最大載荷計算。利用Pro/E和有限元軟件ANSYS對石英撓性加速度計擺片組件(石英擺片與鋁合金骨架裝配后的三維模型)[進行了建模和應力分析,在限制石英擺片組件的最大偏轉位移為0 02mm的條件下,分析了變形場及應力[場并獲得最大應力值,從而得出以下結論:


       (1)從應力場的分布綜合分析可知,最大應力區[域位于梁的兩端根部,因此增加紅色最大應力區域的厚度有利于增強梁的強度,梁的結構可設計為臺階型中間部分厚度可相應減薄,有利于提高加速度計靈敏度和精度,為梁的結構優化設計提供了理論依據;


       (2)在偏轉位移受到限制作用下,隨著載荷的繼續增加,其最大應力保持不變且仍小于許用應力。因此,在石英撓性加速度計進行離心實驗測定量程時,即使加速度載荷超過磁場力大小導致石英撓性加速度計出現飽和現象且無法正常輸出,也不會導致梁的斷裂現象產生。

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