圣维南原理在力与称重传感器中的应用
衡准衡器 日期:2021-07-22 10:58:33 人气:0

在力与称重传感器弹性元件结构设计和力值传递时，经常遇到一个集中力如何变换为一个等效面力，并保证弹性元件应变区应力分布均匀的问题。结合这一问题本文介绍了力值等效传递的圣维南原理，分析了二维板式弹性元件和三维圆柱式弹性元件应力传播均匀化的截面特性，给出了应力值达到均匀化截面离开端部载荷点距离 hk 的计算公式，并简要介绍了载荷均匀化的截面位置特性值 hk 在几个典型结构中的应用。
由于力与称重传感器
电桥电路的输出取决于弹性元件应变区的应变程度（一般为ε =1000×10-6 以上），所以要求弹性元件应变区受力单一，在粘贴电阻应变计的应变区应力分布均匀，归纳起来就是力与称重传感器的弹性元件应在应力均匀分布的条件下工作。因此，在力与称重传感器弹性元件结构及其附件设计中，找到保证力值等效传递的必要条件，解析出弹性元件应力达到均匀化的截面位置特性值至关重要。
在力与称重传感器弹性元件设计中
可以理解为：对于作用在力与称重传感器弹性元件上的集中载荷，可以用静力等效并且作用于同一表面的分布载荷替换，这种替换造成的区别仅在受载表面附近是显著的，而在远离处几乎没有影响，可以认为是应力均匀分布区。现以圆柱式力与称重传感器弹性元件的结构设计为例，说明圣维南原理在圆柱形弹性元件上
是如何保证外力值等效传递的。
圣维南原理在二维板式弹性元件中的应用，板式弹性元件是受测力与称重装备空间限制而必须采用的一种特殊结构，在各种吨位起重机力矩限制器上的应用较为广泛。由弹性力学知，板式弹性元件属于集中载荷在二维板中传播趋于均匀化的问题，其板式弹性元件力学模型。
圣维南原理在其它结构弹性元件中的应用
在力与称重传感器弹性元件结构设计时，在选择承载器对称重传感器的载荷施加方式时，经常会遇到载荷值的传递问题，其中绝大部分问题是由一个集中力或一个小范围的面力向一个大范围面力的传递过程。因此，在三维问题中，要使载荷的传播达到均匀化，必须使截面特性 hk 满足式（6）的条件。在确定了弹性元件已知载荷的分布特性 b 及外缘尺寸 R（此时 R 不只是半径）后，直接代入式即可求得载荷均匀化的截面位置特性值 hk。由于 b 的数值是受集中力或小范围面力向大范围面力传递时，其传递部件的相对位置影响，所以准确的确定 b值至关重要。考虑到对上述三维圆柱式弹性元件的分析与理论计算，可利用结构为回转体的轴对称应力求解。因此，在对其它结构弹性元件确定 b 值时，其相对位置也应该按轴对称关系来建立，以便合理的应用公式。