طراحی بهینه و ساخت ترانسدیوسر شش مولفه ای نیرو و گشتاور

در این مقاله به تشریح طراحی و ساخت ترانسدیوسر شش مولفه ای نیرو و گشتاور پرداخته می شود. ترانسدیوسرهای چندمولفه ای، برای اندازه گیری همزمان مولفه های نیرو و گشتاور یک وسیله خاص، مورد استفاده قرار می گیرند. ابتدا بر روی انواع ترانسدیوسرهای موجود تحقیقات گسترده ای صورت گرفته است. برحسب نوع کاربرد و حوزه مهندسی مربوطه، هندسه های مختلفی طی سالیان گذشته توسط متخصصان این تکنولوژی پیشنهاد و طراحی شده است. در این طرح، ابتداء با توجه به ظرفیت مقادیر نیرو و گشتاور مورد نیاز، ساختار هندسی که جوابگوی نسبت نیروها و گشتاورها باشد تعیین گردیده، سپس معادلات الاستیک حاکم بر رفتار سازه ترانسدیوسر مشخص شده است. در این تحقیق، کاهش خطاهای کوپلینگ بین نیروها و گشتاورها و همچنین ارتقاء یکسان حساسیت همه مولفه های نیرو و گشتاور تابع هدف مسئله بهینه سازی قرار گرفته است. با توجه به متعدد بودن متغیرهای تابع هدف، به کمک روش بهینه سازی عددی چند بعدی مقید، مقادیر پارامترهای هندسی تعیین گردیدند. سپس به کمک روش المان محدود، مقادیر کرنش حاصله در محل نصب کرنش سنج ها، جهت بررسی شرائط بهینه، مورد ارزیابی قرار گرفت. با ساخت نمونه مهندسی ترانسدیوسر، طی فرآیندهای کالیبراسیون استاتیکی و به کمک آزمون های وزنه استاندارد، مقادیر کرنش ایجاد شده واقعی و در نهایت میزان عدم قطعیت ترانسدیوسر ساخته شده، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته که نشان دهنده موفقیت فرآیند طراحی است.

Keywords:

ترانسدیوسر , بهینه سازی , نیرو , گشتاور