多因素作用下的力學(xué)量傳感與測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、力學(xué)試驗(yàn),作為力學(xué)學(xué)科的重要研究手段和組成部分,始終以從被試對(duì)象或現(xiàn)象中獲取并提煉能夠反映其客觀現(xiàn)象本質(zhì)的信息為終極目標(biāo)。力學(xué)現(xiàn)象本質(zhì)信息的提取過程就是一個(gè)在繁雜力學(xué)環(huán)境中去偽存真,去粗取精的過程。力學(xué)試驗(yàn)的成敗則取決于力學(xué)信息獲取的手段和方法、力學(xué)信息的表征、力學(xué)信息的分析與應(yīng)用以及試驗(yàn)過程中的人為因素。
　　 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,一方面,力學(xué)試驗(yàn)涉及領(lǐng)域快速擴(kuò)展,復(fù)雜程度不斷提升。另一方面,研究與工程實(shí)際的需求

2、對(duì)試驗(yàn)精度和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性不斷的提出新的挑戰(zhàn)。如何在實(shí)驗(yàn)中提高測(cè)試精度,改進(jìn)和創(chuàng)新測(cè)試方法,從而有效減少和消除來自整個(gè)測(cè)試過程的誤差和失誤還有眾多問題亟待解決。特別是在多因素作用下的復(fù)雜力學(xué)量傳感和測(cè)試、測(cè)量信息的不確定度控制以及有效信息的加工與應(yīng)用是一項(xiàng)具有極強(qiáng)科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義的工作。
　　 本文以力學(xué)測(cè)量綜合誤差控制和力學(xué)信息的提取與應(yīng)用為主線,對(duì)金屬材料力學(xué)性能測(cè)試中的變形測(cè)試精度問題、高拉扭比復(fù)合載荷作用下的多維力傳

3、感器設(shè)計(jì)問題,生物力學(xué)中本構(gòu)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)存的若干困難的應(yīng)對(duì)方法以及“部件”層次的各種力學(xué)量測(cè)試的方法,基于力學(xué)特征量采集與識(shí)別方法等若干多因素作用下力學(xué)量傳感與測(cè)量問題進(jìn)行了廣泛的探討。具體的工作和成果包括:
　　 ①探討了力學(xué)測(cè)試技術(shù)中最重要的兩個(gè)被測(cè)量:力和變形量的傳感及測(cè)試方法。對(duì)在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中最常用的電阻應(yīng)變式變形傳感器——電子引伸計(jì)的設(shè)計(jì)與制造,特別是彈性體及傳感臂在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和材料的選擇上作了深入的分析。為了消除試驗(yàn)中偏心拉

4、伸所帶來的影響,設(shè)計(jì)了一種高精度的雙側(cè)電子引伸計(jì)。同時(shí)利用理論分析以及有限元數(shù)值模擬方法,系統(tǒng)地研究了在金屬標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)中,上下夾具偏心對(duì)變形測(cè)量結(jié)果帶來的影響,并對(duì)變形測(cè)量中出現(xiàn)的變形值“反走”這一特殊的現(xiàn)象出現(xiàn)的機(jī)理做出了分析與驗(yàn)證。
　　 ②針對(duì)薄壁微管拉扭試驗(yàn)中載荷測(cè)量的特殊需求,研制了一種基于薄梁拉——彎變形的對(duì)稱一體化結(jié)構(gòu)的高拉扭載荷比復(fù)合式傳感器,解決了拉扭傳感器在這一特殊應(yīng)用下諸多精度問題,滿足了試驗(yàn)要求,為類似

5、的高拉扭比載荷傳感器的設(shè)計(jì)提供了具有參考價(jià)值的設(shè)計(jì)實(shí)例。
　　 ③在生物力學(xué)交叉學(xué)科中的實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域,針對(duì)生物軟組織在本構(gòu)實(shí)驗(yàn)中分層分束,含水性高,常規(guī)夾持易受損等問題,設(shè)計(jì)了一種適用于生物軟組織材料的冷凍夾持夾具,并結(jié)合所設(shè)計(jì)的膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶的分束張力測(cè)量的部件試驗(yàn),實(shí)踐了混合數(shù)值——實(shí)驗(yàn)的材料參數(shù)反推識(shí)別方法,在生物材料的參數(shù)獲取和修正上取得了良好的效果。
　　 ④面向生物識(shí)別領(lǐng)域設(shè)計(jì)了一種基于“力感知”鍵盤的力學(xué)特征