21、应力杆长度对应力波力平衡响应的影响及脑电信号在疼痛刺激下的频率子带相对功率变化研究

应力杆长度对应力波力平衡响应的影响及脑电信号在疼痛刺激下的频率子带相对功率变化研究

应力波力平衡相关研究

1. 引言

应力波力平衡是脉冲空气动力学设施中一种测力技术。当对模型施加负载时会产生应力波，模型连接在由柔性钢丝支撑的长杆（应力杆）上，应力波在模型和支撑结构中传播和反射。由于应力波传播时间短，模型和支撑无法达到稳定平衡，可通过应变计或压电薄膜测量应变历史来恢复产生应力波的输入力。此前已有众多研究者对应力波力平衡在不同模型上的测力进行了研究，但应力杆长度对杆上各位置应变的影响尚未被研究。

2. 有限元分析

• 模型构建 ：在CREO中对模型 - 平衡组件的三维几何结构进行建模，在ANSYS WORKBENCH 18.0中进行有限元模拟。模型材料选用铝，因其低密度常用于航空航天工业，其外径60mm，内径40mm，长度100mm。力平衡材料选用黄铜，因其中等密度是研究者常用材料。材料属性如下表：
  |材料|密度(kg/m³)|杨氏模量(GPa)|泊松比|
  | ---- | ---- | ---- | ---- |
  |铝|2770|71|0.33|
  |黄铜|8450|97|0.34|
• 模拟设置 ：力平衡为内部平衡，直径等于模型内径，在四个位置与模型拧紧。模拟时考虑应力杆端部的固定端边界条件，生成34102个单元的网格，并进行收敛性测试，使用34102和63260个单元时误差仅为0.62%。对模型尖端施加1ms持续时间的脉冲载荷，观察应力杆长度上不同位置的应变。模拟考虑了从模型端到固定端的三种应力杆长度：100