[发明专利]一种压电矢量力测试装置的性能评估方法

权利要求书

1.一种基于压电矢量力测试装置静态标定的性能评估方法，其特征在于，步骤如下：

外界加载力作用于压电矢量力测试装置的受力体(1)上，采用“由上而下”的空间矢量力合成模型Ⅰ将多个空间矢量力向转接平面的中心处合成转换，求得合力F_s1和合力矩M_s1；根据压电测力仪的12路输出分量，采用“由下而上”的压电测力仪输出分量合成模型Ⅱ向转接平面的中心点处合成转换，求得合力F_s2和合力矩M_s2；最后对比分析“由模型Ⅰ得到的合力F_s1和合力矩M_s1”与“模型Ⅱ得到的合力F_s2和合力矩M_s2”；

压电矢量力测试装置以压电测力仪作为核心力敏元件，由受力体、连接板与压电测力仪组成；受力体(1)通过螺栓与转接板(2)相连，转接板(2)通过螺栓与压电测力仪的上板(3)相连，转接板(2)与压电测力仪的上板(3)的连接平面命名为转接平面；压电测力仪由上板(3)、压电传感器(4)与下板(5)组成；将压电测力仪的12路输出分别与电荷放大器用导线连接，然后通过采集卡将电荷放大器与计算机连接成一体；

空间矢量力平移变换模型Ⅰ

受力体(1)上同时受到F₁,F₂,F₃三个矢量力的作用，根据理论力学空间矢量力平移变换原理，将三个空间矢量力F₁,F₂,F₃同时向转接平面的中心点处合成转换，求得F_s1和M_s1；

其中，F₁,F₂,F₃：由可控六维力加载装置产生的空间单向矢量力；F_s1,M_s1:多个空间矢量力向转接平面中心点处简化合成的合力与合力矩；F_x,F_y,F_z,M_x,M_y,M_z：多个空间矢量力在转接平面中心点处的合力与合力矩在空间坐标系O-XYZ各坐标轴的投影；α₁,α₂,α₃：加载矢量力在平面XOY上的投影与X轴正向的夹角，即为侧向加载力方位角；β₁,β₂,β₃：加载矢量力作用点A、B、C在平面XOY的投影点与坐标原点O的连线与X轴正向的夹角，即为加载力偏移方位角；γ₁,γ₂,γ₃：加载矢量力F₁、F₂、F₃分别与Z轴的夹角，即为加载力偏斜角；h₁,h₂,h₃：加载矢量力作用点A、B、C距平面XOY的距离；R₁,R₂,R₃：加载矢量力作用点A、B、C到中心轴线的距离；

压电测力仪输出分量合成模型Ⅱ

XOY平面为压电测力仪与受力体(1)连接的转接平面；序号1、2、3、4代表四个压电传感器；F_xi、F_yi、F_zi分别表示受外界加载矢量力F_s2和M_s2作用时，第i个压电传感器所受到的沿X、Y、Z方向所受到的轴向力，i＝1、2、3、4；a、b分别表示压电传感器到Y轴和X轴的距离；c为转接平面距参考坐标系的高度；

根据压电测力仪的12路输出，将各分量向转接平面的中心点处合成转换，得：

其中：F′_x,F′_y,F′_z,M′_x,M′_y,M′_z：压电测力仪各输出分量向转接平面中心点处合成的合矢量力/力矩分别沿空间坐标系O-XYZ各坐标轴方向的分力/力矩；

F_s2,M_s2：多个空间矢量力向转接平面中心点处简化合成的合力与合力矩；

最后，分别对比分析合力F_s1与F_s2，合力矩M_s1与M_s2，来验证在误差允许的范围内，矢量力测试装置的测试性能是否满足实际工况的要求。