CN110765579A - 一种悬臂梁传感器设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬臂梁传感器设计方法，悬臂梁设计要求，其中，P：拉应力，C：压应力，以下四种结构的目的：把大小为1P的力向上传递1B的长度，T+C即为结构的效率，悬臂梁结构设想：通过四种悬臂梁框架结构进行初步设计模型，结合模拟结果进行结构优化，在模拟悬臂梁结构受力作用时，选用Abaqus软件进行结构受力及变形分析；悬臂梁模拟，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指筋的位置进行模型优化。本发明设计的悬臂梁结构去除了一些基本没有承受力的分量的筋，进而起到减重的效果，并且在受力集中的地方添加加强筋，以达到改善结构受力的目的，可明显改善模型结构应力集中现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种悬臂梁传感器设计方法。
背景技术
目前，悬臂梁传感器广泛应用于各种料罐秤、平台秤等各种电子称重设备。悬臂梁传感器一般包括悬臂梁弹性体、设于弹性体上的应变计。如专利号为 CN200620100695.1的 中国实用新型专利《悬臂梁式称重传感器》，含有弹性体，弹性体内设有应变孔，弹性体的应 变区表面贴有应变片，其特征在于 ：所述的应变孔的排列位置与弹性体上、下壁厚不对称 ； 在所述的弹性体下应变区底平面与固定端的底平面之间开有应力阻隔槽，所述应力阻隔槽 与轴长方向成 90°设置，在弹性体上设有与底座固定的固定螺钉孔以及与称重体固定的连 接螺钉孔。悬臂梁结构在实际的使用过程中，经常要承受各种集中载荷、分布载荷、弯矩和扭矩的 作用，在梁的任意一处都有可能产生较大的应力和变形，从而使得悬臂梁结构破坏或失效。 因此如何实现梁承载能力最大化对悬臂梁结构尤为重要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明方案如下：
悬臂梁设计要求，其中，P：拉应力，C：压应力，以下四种结构的目的：把大小为1P的力向上传递1B的长度，T+C即为结构的效率，悬臂梁结构设想：通过前边介绍的四种悬臂梁框架结构进行初步设计模型，其目的在于保证力的传输途径高效，实现承载能力优化，可在此模型基础上，结合模拟结果进行结构优化，在模拟悬臂梁结构受力作用时，选用Abaqus软件进行结构受力及变形分析，输入软件中的材料属性及计算方法：①材料密度：1.16g/cm3,杨氏模量：2650MPa,泊松比：0.41；②截面类型：实体、均质；③分析步类型：静力、通用，最大增量步数:500；④载荷类型：压强，加载部位30mm×30mm预留区域；⑤边界条件类型：完全固定与工装贴合的上下两个端面；⑥划分网格：单元形状为四面体，近似全局尺寸为2；⑦分析程序：Abaqus/Standard；
悬臂梁模拟，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指筋的位置进行模型优化，从两组模拟结果中可看出：应力集中部位基本相同，但局部积分点处应力分量却有一定差异，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指特征进行模型优化。
有益效果：本发明设计的悬臂梁结构去除了一些基本没有承受力的分量的筋，进而起到减重的效果，并且在受力集中的地方添加加强筋，以达到改善结构受力的目的，可明显改善模型结构应力集中现象。同时通过实验发现加强筋穿过第一承力筋的中点、第二承力筋的中点和第三承力筋的中点时改善结构受力的效果最好、且能够较好改善模型结构应力集中现象。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
包括弹性体、设于弹性体内的应变计以及设在弹性体外侧用于引出导线的接头，弹性体为一体式悬臂梁结构，悬臂梁设计要求：设计出一种结构优化的悬臂梁，使承载能力尽可能最大化，充分考虑材料利用率及力的传输途径，保证力的传输途径高效，避免力在传输过程中走“冤枉路”，使同样的起点，同样的目的地，位移相同的情况下路程较短。对于力的流动，路程也就是力的大小乘以力流动的长度。这样的衡量标准，对于重力载荷是如此，对于侧向载荷也是如此。以下为四种结构的对比，其中，P：拉应力，C：压应力。以下四种结构的目的：把大小为1P的力向上传递1B的长度，T+C即为结构的效率，可见最后一种结构，悬臂梁结构设想：通过前边介绍的四种悬臂梁框架结构进行初步设计模型，其目的在于保证力的传输途径高效，实现承载能力优化。可在此模型基础上，结合模拟结果进行结构优化。
在模拟悬臂梁结构受力作用时，选用Abaqus软件进行结构受力及变形分析，输入软件中的材料属性及计算方法：①材料密度：1.16g/cm3,杨氏模量：2650MPa,泊松比：0.41；②截面类型：实体、均质；③分析步类型：静力、通用，最大增量步数:500；④载荷类型：压强，加载部位30mm×30mm预留区域；⑤边界条件类型：完全固定与工装贴合的上下两个端面；⑥划分网格：单元形状为四面体，近似全局尺寸为2；⑦分析程序：Abaqus/Standard。
承受相同载荷下，悬臂梁平板顶部三根筋基本没有承受力的分量，可将其去除；靠近左侧的三根筋受力明显，有必 要进一步对其进行添加加强筋以保证悬臂梁整体强度。将顶部三根筋去 除后可起到减重的效果，通过在受力集中的地方添加加强筋可明显改善模型结构应力集中 现象。
模拟过程中，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指筋的位置进行模型优化。从两组模拟结果中可看出：应力集中部位基本相同，但局部积分点处应力分量却有一定差异，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm× 30mm处，通过调整箭头所指特征进行模型优化。从三组模拟结果中可看出：将箭头所指筋单边加厚0.5㎜，虽各处筋的应力分量有所缓解，但平面顶部左侧部位 应力集中显著且局部应力值较大，对整体结构强度造成很大损失；进行结构微调，发现应力显著集中于右侧前段，这种应力分布趋势可对结构整体承载能力产生不利影响。载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整局部特征进行模型优化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种悬臂梁传感器设计方法，其特征在于，其方案如下：
悬臂梁设计要求，其中，P：拉应力，C：压应力，以下四种结构的目的：把大小为1P的力向上传递1B的长度，T+C即为结构的效率，悬臂梁结构设想：通过前边介绍的四种悬臂梁框架结构进行初步设计模型，其目的在于保证力的传输途径高效，实现承载能力优化，可在此模型基础上，结合模拟结果进行结构优化，在模拟悬臂梁结构受力作用时，选用Abaqus软件进行结构受力及变形分析，输入软件中的材料属性及计算方法：①材料密度：1.16g/cm3,杨氏模量：2650MPa,泊松比：0.41；②截面类型：实体、均质；③分析步类型：静力、通用，最大增量步数:500；④载荷类型：压强，加载部位30mm×30mm预留区域；⑤边界条件类型：完全固定与工装贴合的上下两个端面；⑥划分网格：单元形状为四面体，近似全局尺寸为2；⑦分析程序：Abaqus/Standard；
悬臂梁模拟，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指筋的位置进行模型优化，从两组模拟结果中可看出：应力集中部位基本相同，但局部积分点处应力分量却有一定差异，载荷均采用0.2MPa，均匀分布在前段区域30mm×30mm处，通过调整箭头所指特征进行模型优化。
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| CN201910895699.5A CN110765579A (zh) | 2019-09-21 | 2019-09-21 | 一种悬臂梁传感器设计方法 |
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| CN201910895699.5A Withdrawn CN110765579A (zh) | 2019-09-21 | 2019-09-21 | 一种悬臂梁传感器设计方法 |
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| CN (1) | CN110765579A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111924331A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 燕山大学 | 一种用于钢卷运输及静置过程立托架结构优化方法及系统 |
| CN114289791A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-08 | 东莞创响智能科技有限公司 | 超音波悬臂梁切削方法 |
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2019
- 2019-09-21 CN CN201910895699.5A patent/CN110765579A/zh not_active Withdrawn
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| CN111924331A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 燕山大学 | 一种用于钢卷运输及静置过程立托架结构优化方法及系统 |
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Application publication date: 20200207 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |