[发明专利]一种杆式天平竖直梁式轴向力元件结构的优化设计方法

摘要

本发明公开了一种杆式天平竖直梁式轴向力元件结构的优化设计方法，包括：(1)根据给定的天平各分量载荷，给出竖直梁轴向力元件的结构，并确定测量梁的数量、高度、宽度和厚度，以及测量梁与支撑梁的间距，其中测量梁与轴向力元件本体的夹角α为90°；(2)选定天平材料，对轴向力元件结构进行有限元仿真，施加六分量载荷，得到测量梁的应变分布情况；(3)调整夹角α，对调整后的天平结构进行受力仿真，得到调整后测量梁的应变分布情况；(4)建立不同夹角α的轴向力元件在法向载荷下的应变输出UYX与夹角的关系曲线，通过线性拟合，得到夹角α与UYX的函数关系，得到最优夹角α；(5)采用最优夹角α设计轴向力元件，并进行仿真，得到法向载荷对轴向输出的干扰。

主权项

1.一种杆式天平竖直梁式轴向力元件结构的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据给定的天平各分量载荷，给出天平竖直梁轴向力元件的大致结构，并确定测量梁和支撑梁的数量、高度、宽度和厚度，以及测量梁与支撑梁的间距，其中测量梁与轴向力元件本体的夹角α为90°；步骤二、选定天平材料，对天平竖直梁轴向力元件结构进行有限元仿真，依次施加轴向力、法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩、滚转力矩载荷，得到该轴向力元件测量梁的应变分布情况；步骤三、调整夹角α，使α在80～100°，对调整后的天平竖直梁轴向力元件结构进行有限元仿真，依次施加轴向力、法向力、俯仰力矩、侧向力、偏航力矩、滚转力矩载荷，得到调整后天平轴向力元件测量梁在不同载荷作用下的应变分布情况；步骤四、建立不同夹角α的轴向力元件在法向载荷作用下的应变输出UYX与夹角的关系曲线，通过线性拟合，得到夹角α与UYX的函数关系，通过拟合的函数得到UYX为零时的最优夹角α，此夹角α即为天平设计时轴向力元件受法向载荷干扰最小时的测量梁最优偏角；步骤五、采用最优夹角α设计轴向力元件，对最优结构进行仿真，得到法向载荷对轴向输出的干扰。