电阻应变计与光纤应变计在风洞天平上的应用.pdf

电阻应变计与光纤应变计在风洞 天平上的应用 李 勇 李国文 赵长辉 张祖庚 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 目次 1 引言 2 天平设计 2.1 天平结构 2.2 天平应变及强度计算 3 天平的粘贴及校准 3.1 光纤应变计的安装 3.2 电阻应变计的粘贴 3.3 电信号与光信号的校准准度对比 4 测力应用验证 5 结论 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 1. 引言 1. 引言 风洞是进行空气动力学研究与飞行器研制的最基本的实验 设备。测力实验是风洞实验中最基本的实验项目。风洞天平是 测力实验中最重要的测量装置，用于测量作用在模型上的空气 动力载荷（力与力矩）的大小、方向与作用点。而在风洞天平 之中的应变天平以其体积小、响应快、成本低等优点而成为风 洞天平的主力军。应变的测量主要以电阻应变计为主，但随着 光纤技术的发展，光纤应变计开始被尝试着使用。为对两种应 变计的性能做进一步的了解，设计了一台风洞天平，并对该天 平做了校准与实验的验证。 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 2. 天平设计 2. 天平设计 从课题研究出发，为便于两种应变计的同时安装，故在本台天平设计上 采用结构简单的四柱梁结构。这种形式的优点是结构紧凑，天平刚度大，干 扰小，输出大、测量精度高。但由于光纤应变计的安装长度较大(测量长度 8mm,前后固定端10mm)故将天平元件加长到28mm 。 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 2.1天平结构 2.1天平结构 固定端 五分量复合元件 模型安装锥面 A A A-A 天平结构图 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 2.2天平应变及强度计算 2.2天平应变及强度计算 2.2.1 载荷范围 2.2.1 载荷范围 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 2.2.2天平各元件灵敏度计算值 2.2.2天平各元件灵敏度计算值 ε 791 ×10−6 εMz 787 ×10−6 ε 318 ×10−6 y Z ε 370 ×10−6 εMx 354 ×10−6 My 2010.09 中国航空工业空气动力研究院 2.2.3强度校核 2.2.3强度校核 天平危险点为天平靠近支撑端截面，对此截面进行校核。 σ 415 ×10−6 [σ] 满足实验强度要求 总 3 天平的粘贴及校准 3 天平的粘贴及校准 天平的粘贴是将应变计安装到弹性体的过程。本次天平的粘贴采 用光纤应变计、电阻