[发明专利]微加速度计在高速旋转环境下的可靠性仿真方法

摘要

本发明是一种微加速度计在高速旋转环境下的可靠性仿真方法。步骤如下：1、利用仿真软件建立微加速度计的仿真模型；2、初步设定一个离心旋转半径，根据微加速度计应用环境设定起始旋转角速度，仿真得到应力及位移云图，找出应力集中部位；3、从初始角速度开始以角速度变化量为步长逐步增加旋转角速度，直到使微加速度计即将失效的最大旋转角速度；4、以可承受的最大旋转角速度和旋转半径经公式计算得到可承受的最大离心加速度；5、改变旋转半径，重复步骤2到步骤4得到多个可承受最大离心加速度。经过比较分析确定微加速度计可以承受的最大离心加速度从而判断微加速度度计在高速旋转环境下的可靠性以及它的失效模式和失效机理。

主权项

一种微加速度计在高速旋转环境下的可靠性仿真方法，其特征在于：①利用仿真软件ANSYS建立微加速度计的仿真模型，通过模型确认微加速度计的材料特性及参数，设计微加速度计的高速旋转方案即微加速度计在旋转台上的放置方式，准备进行微加速度计在高速旋转环境应力下的仿真；②微加速度计在高速旋转环境应力下的仿真步骤：（1）根据所要仿真的微加速度计的使用环境，选定仿真的起始转速ω，以及角速度变化量Δω，100 r/min ≤Δω≤500 r/min，并且起始转速小于微加速度计在使用环境下转速范围的上限值；（2）根据步骤①中所建模型，首次设定旋转中心与微加速度计内部的质量块的距离r1，利用仿真软件的ANSYS静力学分析模块对微加速度计施加初始角速度载荷并对微加速度计进行求解分析，得到应力云图及位移云图，找到在旋转环境下的微加速度计的应力集中点及最大位移处；（3）利用仿真软件的ANSYS动力学分析模块找出微加速度计可承受的最大角速度ω1：施加载荷由起始转速开始，以角速度变化量Δωmax=500 r/min为步长增加角速度，每增加一个子步，求解查看仿真结果中的最大应力及最大位移，增加至超过旋转台测试范围上限值后再增加两个子步，加载后进行求解，查看仿真结果；根据仿真结果中每个子步的应力分布云图，得出微加速度计的应力最大值分布点和应力集中区域；根据微加速度计的材料特性，查阅文献可知其最大许用应力为[τ]，分析微加速度计的最后一个子步结果，假设此时微加速度计所受最大应力值为τmax，若τmax<[τ]，表明理论上微加速度计功能正常，则继续对微加速度计增加角速度，再次进行可靠性仿真结果分析，直到τmax>[τ]；若τmax>[τ]，表明理论上微加速度计功能异常，则查看前一个子步的分析结果，若τmax>[τ]，继续查看前一个子步的分析结果，直至确定出微加速度计功能出现异常的最小角速度；根据该最小角速度值以每10r/min为一个子步，逐渐减小角速度，查看子步仿真结果，比较τmax、[τ]的大小，最后确定微加速度计的破坏极限旋转角速度ω1；根据已知公式，由确定的旋转半径r1和破坏极限旋转角速度ω1求得微加速度计在半径r1的破坏极限离心加速度a1；所述公式如下：；上述公式中，a—向心加速度；ω—角速度；r—转动半径；v—切向速度；n—每分钟的转数；（4）至少改变一次离心半径的值，重复步骤（2）到步骤（3），针对每一个新的离心半径的值ri都得到一个新的破坏极限离心加速度ai；将ai与a1进行比较应该相互吻合，则可由此确定微加速度计在高速旋转环境下的破坏极限离心加速度；③总结仿真得到的参数进行综合分析。