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石英挠性加速度计摆片组件的应力分析
- 2019-11-11-

       针对石英挠性加速度计摆片组件的梁易产生断裂的现象,通过分析石英挠性加速度计的工作原理.利用Pro/E分别对石英摆片和铝合金骨架进行了三维建模并装配,然后根据载荷计算在AN SYS中对装配件进行了系统的应力分析.给出了石英摆片组件在实际偏移Q02mm最大位移下的变形场和应力场。并根据应力场分布提出了石英摆片梁结构的优化方案。研究结果表明,石英摆片组件的最大应力随着加速度载荷的增加保持不变,且小于石英材料的许用应力。


       石英挠性加速度计是一种用来测量微小加速度的高精度传感器,是惯性系统的重要部件,具有精度高、体积小、环境适应能力强等优点”。石英摆片组件是石英挠性加速度计的核心组件因。石英挠性加速度计最易损坏的地方就是其关键部件石英摆片组件的双挠性梁,该梁厚度极薄,是由石英脆性材料腐蚀而成,容易断裂。因而,对石英摆片组件的应力分析是极其重要的,(利用简化的石英摆片模型划分网格进行了应力分析,只是将骨架的质量计算在摆片的模型上,但是对于传感器中摆片和骨架装配后的整体应力分析还缺乏系统研究。


       通过分析石英挠性加速度计的工作原理从理论上进行石英摆片组件的最大载荷计算。利用Pro/E和有限元软件ANSYS对石英挠性加速度计摆片组件(石英摆片与铝合金骨架装配后的三维模型)[进行了建模和应力分析,在限制石英摆片组件的最大偏转位移为0 02mm的条件下,分析了变形场及应力[场并获得最大应力值,从而得出以下结论:


       (1)从应力场的分布综合分析可知,最大应力区[域位于梁的两端根部,因此增加红色最大应力区域的厚度有利于增强梁的强度,梁的结构可设计为台阶型中间部分厚度可相应减薄,有利于提高加速度计灵敏度和精度,为梁的结构优化设计提供了理论依据;


       (2)在偏转位移受到限制作用下,随着载荷的继续增加,其最大应力保持不变且仍小于许用应力。因此,在石英挠性加速度计进行离心实验测定量程时,即使加速度载荷超过磁场力大小导致石英挠性加速度计出现饱和现象且无法正常输出,也不会导致梁的断裂现象产生。

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