[发明专利]一种高速动态试验力测量环节的设计方法

权利要求书

1.一种高速动态试验力测量环节的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

(1)、对预测试试件的材料进行准静态试验，取得所述试件材料的屈服极限并得到准静态试验的力-时间载荷历程曲线，根据所述力-时间载荷历程曲线确定所述试件的材料屈服时所对应的力，在此称为屈服点力；

(2)、根据所述屈服点力及所述试件材料的屈服极限来设计测力传感器，所述测力传感器包括用于安装应变片的测力部和用于安装所述试件的连接部；

(3)、选择制造测力传感器的材料并估算所述测力传感器的固有频率f₀；

(4)、确定所述测力系统的信号最大频率f_max，所述测力系统的信号最大频率为所述试件进行动态试验测试时由所述测力传感器和所述试件这个测力系统输出的信号的最大频率；

(5)、校核固有频率f₀，当f₀≧4f_max时，完成设计，否则回到步骤(2)～(4)。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述测力传感器的设计方法包括以下步骤：

a、确定所述测力传感器的力的量程，所述测力传感器的力的量程根据所述屈服点力来确定，所述屈服点力为所述测力传感器的力的量程的0.3～0.8倍；

b、确定所述测力传感器材料的屈服极限，所述测力传感器材料的屈服极限根据所述试件材料的屈服极限来确定，所述试件材料的屈服极限为所述测力传感器材料的屈服极限的0.3～0.8倍；

c、根据公式F=σ×A，确定所述测力传感器的测力部的粘贴所述应变片处的横向截面面积A，其中，F为所述测力传感器的力的量程，σ为制造所述测力传感器的材料的屈服极限，A为所述测力传感器的测力部的粘贴所述应变片处的横向截面面积。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述固有频率f₀的计算方法包括以下步骤：

a、根据公式k=EA/l计算所述测力部的刚度k，其中，E为制造所述测力传感器的材料的弹性模量，A为所述测力部的粘贴所述应变片处的横向截面面积，l为所述测力部的长度，且取所述测力部的长度l大于所述应变片的长度；

b、根据公式计算所述固有频率f₀，其中，k为所述测力部的刚度，m为所述连接部的质量和用于将所述试件和所述连接部相连的辅助连接器件的质量的总质量。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述信号最大频率f_max通过测定所述测力系统的自由振荡频率的试验来确定。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述信号最大频率f_max的计算方法包括以下步骤：

a、将步骤(1)得到力-时间载荷历程曲线的时间轴坐标缩小一定倍数，得到近似动态力响应曲线，而所述屈服点力的力值保持不变，其中，所述一定倍数的数值为目标应变率与所述准静态试验应变率的比值；

b、根据公式来确定所述信号最大频率f_max，其中，Δt为上述步骤中得到的所述近似动态力响应曲线中的从原点到所述屈服点力时对应的时间点的时间值。