一種新型鉆壓扭矩隨鉆測量傳感器的特性分析
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用于有限元計(jì)算的傳感器尺寸分別為：鉆鋌外徑178 mm、鉆鋌內(nèi)徑76mm，測量部分孔徑：45mm，測量部分孔深：39mm，蓋板厚度：15 mm，蓋板邊長：60 mmx60 mm。由材料力學(xué)知識可知：0°／90°／180°／270°4個方向的應(yīng)變片對鉆壓測量敏感、45°／135°／225°／315°4個方向的應(yīng)變片對扭矩測量敏感。理論上，將不同孔中對應(yīng)粘貼角度的應(yīng)變片串聯(lián)接入測量橋路就可以抵消彎矩作用對鉆壓扭矩測量結(jié)果的影響。假如彎矩作用使某一應(yīng)變片阻值增加，必然使相反方向的應(yīng)變片阻值減小，從而使串聯(lián)的總電阻保持不變。所以計(jì)算過程中未考慮彎矩的作用。
2．3 有限元計(jì)算結(jié)果分析
通過ANSYS建模、加載和計(jì)算，分析鉆壓、扭矩單獨(dú)作用與聯(lián)合作用時對傳感器輸出的影響規(guī)律、分析鉆鋌內(nèi)壓對這兩個測量參數(shù)的影響，尋求鉆鋌內(nèi)壓與環(huán)空壓力影響的修正方法。
計(jì)算過程中用到的鉆壓扭矩參數(shù)參見表1，表中打鉤的計(jì)算點(diǎn)是以下分析的基礎(chǔ)。圖3、圖4分別表示鉆壓、扭矩單獨(dú)作用時的計(jì)算結(jié)果，考慮到應(yīng)變片粘貼的對稱性，兩圖只給出了0°／45°／90°／135°4個方向應(yīng)變量的輸出結(jié)果。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/161982.htm
圖3中45°、135°方向的應(yīng)變片隨著扭矩作用的增加，應(yīng)變量線性增加，而0°、90°方向的應(yīng)變片輸出幾乎不變；圖4中0°、90°方向的應(yīng)變片隨著鉆壓作用，應(yīng)變量線性增加，但是45°、135°的扭矩測量應(yīng)變片也隨著鉆壓作用而線性變化。
由此可見：可以通過測量不同方向應(yīng)變片的應(yīng)變量來獲得實(shí)際的鉆壓扭矩值。但是不同角度應(yīng)變片對鉆壓、扭矩的敏感程度不同，扭矩作用只對45°、135°方向的應(yīng)變片敏感，而4個方向的應(yīng)變片都對鉆壓作用敏感。也就是說，鉆壓作用對扭矩測量有影響，而扭矩作用對鉆壓測量幾乎沒有影響，實(shí)際的測量條件下，必須考慮兩個參數(shù)之間的耦合程度與解耦算法。
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