[发明专利]应变式胎路三向应力测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，包括:

弹性敏感元件,其包括基座、设置在所述基座上的基台以及设置在所述基台上并向上延伸且凸出于所述基座顶面的受力部件,所述基座、所述基台以及受力部件一体化连接，所述受力部件为柱体且其侧壁上开设有贯穿径向的结构孔；

盖子,其形状与所述基座的形状配合,所述盖子上设置有与所述受力部件对应的通孔,当所述盖子盖合在所述基座上,所述受力部件从所述通孔中露出且所述受力部件的顶面与所述盖子的顶面平齐；

多组惠斯通电桥,每组所述惠斯通电桥包括测量应变片和温度补偿应变片,所述测量应变片设置在所述受力部件结构孔之间的外侧壁上,所述温度补偿应变片设置在所述基台的顶面上；

应变测量仪,其与所述多组惠斯通电桥的输出端分别通过线路连通；以及

数据处理装置,其包括处理器以及与所述处理器电气连接的显示器,所述处理器还与所述应变测量装置电气连接,用于接收所述应力测量仪测量获得的数据。

2.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述基座的顶面和所述盖子上与所述基座顶面相对的底面之间设置有凸台，在所述盖子盖合在所述基座上时，所述凸台将所述基座的顶面和所述盖子的底面连接。

3.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述受力部件的直径小于所述盖子上的通孔的内径，在所述盖子盖合在所述基座上时，所述受力部件与所述通孔的内壁不接触。

4.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述受力部件为空心的圆柱体形。

5.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述基座上设置有向下延伸的定位槽，所述基台设置在所述定位槽内，所述基台的直径小于所述定位槽的内径，所述盖子上与所述基座顶面相对的底面上设置有向下延伸且与所述定位槽对应的定位环，所述定位环的外径与所述定位槽的内径相同。

6.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述基座上还设置有用于收容测量应变片连接线路的走线槽。

7.根据权利要求1所述的应变式胎路三向应力测量装置，其特征在于，所述结构孔与水平方向的夹角为45°。

8.一种根据权利要求1-7任意一项所述的应变式胎路三向应力测量装置的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立O-XYZ的三维坐标系，在所述受力部件上逐级加载X方向的压力P_x，通过上述胎路三向应力测量装置测量得到多组惠斯通电桥的测量值分别为u_1x，u_2x，…和u_nx，建立P_x与u_1x，u_2x，…，u_nx的传递关系，得到增益系数k_1x，k_2x，…和k_nx；

S2:在所述受力部件上逐级加载Y方向的压力P_y，通过上述胎路三向应力测量装置测量得到多组惠斯通电桥的测量值分别为u_1y，u_2y，…和u_ny，建立P_y与u_1y，u_2y，…和u_ny的传递关系，得到增益系数k_1y，k_2y，…和k_ny；

S3:在所述受力部件上逐级加载Z方向的压力P_z，通过上述胎路三向应力测量装置测量得到多组惠斯通电桥的测量值分别为u_1z，u_2z，…和u_nz，建立P_z与u_1z，u_2z，…和u_nz的传递关系，得到增益系数k_1z，k_2z，…和k_nz；

S4:建立轮胎接触应力P'与多组惠斯通电桥的测量值u′₁，u′₂，…和u′_n之间的向量关系，U′＝KP′，其中，

u′₁，u′₂，…和u′_n为在轮胎对所述受力部件的受力面施加三向接触应力P'时，通过上述应力测量装置测量得到的多组所述惠斯通电桥的测量值；

p′_x，p′_y，p′_z为三向接触应力P'分别在X，Y，Z方向上的分力；

S5：矩阵形式的解为P'＝K⁺U'，其中K⁺为K的伪逆，将多组惠斯通电桥的测量值u′₁，u′₂，…和u′_n代入到该求解公式中计算出轮胎三向接触应力P'。