[发明专利]一种多元拉杆结构的载荷测量装置及方法

说明书

本申请属于载荷测试领域，特别涉及一种多元拉杆结构的载荷测量装置及方法，一种多元拉杆结构的载荷测量装置，所述多元拉杆结构具有多个螺纹连接的拉杆，每个所述拉杆的一侧安装至少一个电阻应变计，其另一侧对应位置安装同样数量及规格的所述电阻应变计；将所有所述电阻应变计串联并形成惠斯顿电桥至多两个桥臂，该方案具有较好的抗加载位置偏移、拧紧螺母拧紧力矩、连接销配合状态等多种因素影响的能力，具有较高的载荷标定精度。

技术领域

本申请属于载荷测试领域，特别涉及一种多元拉杆结构的载荷测量装置及方法。

背景技术

应变电测法是目前常用的载荷测量及载荷标定方法，其原理为使用电阻应变计测定构件的表面应变，并将应变转换成电信号进行测量的方法，电阻应变计的测量结果是构件的局部应变值，因此可根据构件的承受载荷与测得应变值的对应关系建立应变-载荷校准曲线，用于构件的载荷标定及测量工作；航空发动机安装系统中拉杆结构件工作状态下的载荷测量，是保证航空发动机工作安全及其工作状态确认的重要措施，因此也可使用应变电测法对拉杆结构件进行载荷标定工作。

目前航空发动机安装系统常用的拉杆为多元结构，如图1所示，此多元拉杆结构由2个侧拉杆和1个中间拉杆通过2个连接销及其拧紧螺母拧紧组成，传统的应变计粘贴位置一般为对多元拉杆的双耳侧中间拉杆两侧粘贴应变计(图1所示黑色短线)，并使其应变计数值的平均值作为载荷标定时使用的应变值，从而建立应变-载荷校准曲线。但由于多元拉杆结构载荷的传递路径复杂，仅在中间拉杆上粘贴应变计测得的应变计数值受荷加载位置偏移、拧紧螺母拧紧力矩、连接销配合状态等因素的影响较大，具有较低的载荷标定精度，因此需优化的应变计粘贴布置方案。

在使用电阻应变仪测量图1所示应变计数值的平均值时，一般的应变计桥路组桥方法为使用4个1/4桥(可测量单个应变计的应变值)测得应变计的应变值后再进行应变计数值平均，或使用2个对桥(可测量2个应变计的应变值之和)测得应变计的应变值相加后再除以4。可以发现，现有应变计桥路组桥方式需对测量得到的应变计数值进行后处理或在电阻应变仪中设置计算通道，有额外工作量，且现有测量方案占用了较多的电阻应变仪测量通道，使电阻应变仪具有较低的利用效率，因此需研究新的应变计桥路组桥方式以提高试验效率及电阻应变仪的利用效率。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种多元拉杆结构的载荷测量装置，所述多元拉杆结构具有多个螺纹连接的拉杆，

每个所述拉杆的一侧安装至少一个电阻应变计，其另一侧对应位置安装同样数量及规格的所述电阻应变计；

将所有所述电阻应变计串联并形成惠斯顿电桥至多两个桥臂。

优选的是，将所有所述电阻应变计串联并形成惠斯顿电桥任意一个桥臂，其余三个桥臂均安装一个定值电阻。

优选的是，其余三个桥臂安装的所述定值电阻均相同。为与所有所述电阻应变计串联电阻值相同的电阻。

优选的是，所述定值电阻的电阻值与所有所述电阻应变计串联的总电阻值相同。

优选的是，将所有所述电阻应变计串联成等分的两部分，所述两部分形成惠斯顿电桥的对桥，其余两个桥臂均安装一个定值电阻。

优选的是，所述定值电阻的规格均相同。

优选的是，所述定值电阻的电阻值与所述对桥的每个桥臂的总电阻值相同。

还提供一种多元拉杆结构的载荷测量方法，采用上述测量装置与所述多元拉杆结构安装；

对所述多元拉杆结构输入多个预设载荷，并获取所述测量装置对应预设载荷的应变值；

基于所述预设载荷以及对应的所述应变值，建立应变-载荷校准曲线；

对所述多元拉杆结构输入待测的载荷；

基于应变-载荷校准曲线，确定待测的载荷值。