王强

摘要 ：杆式应变天平是一种基于物理形变进行负载测量的工具，应用广泛，但是杆式应变天平的动态性能相对较差，难以满足动态测试的需求。怎样设计出高效率高性能的应变天平成了应变天平设计领域中十分关键的问题。本文采用序列二次规划法，优化设计了杆式六分量应变天平元件。优化后的天平截面惯性矩得到了显著的提高，刚度和强度得到了有效提升。

关键词 ：杆式应变天平 优化设计 研究方法 数学建模

引言

应变天平是通过天平元件的形变来对模型受到力的大小、方向、作用点等进行测量，是基于物理原理的以一种设计天平。杆式应变天平在测量领悟发挥着十分重要的作用，对灵敏度要求较高，需要能够在力的改变较小的情况下有明显的输出信号。而灵敏度提高的同时，天平的刚度和强度也需要有所保证才能保证數据的准确测量。为了解决这两者的矛盾，本文采用序列二次规划优化算法，重新优化设计杆式六分量应变天平。

1、 天平元件结构形式

一般来说，为了减少阻力元件受到的干扰，量程小、容易被干扰的阻力（X）元件置于天平的中心对称面处，升力Y、测力Z、俯仰力矩M、偏航力矩My以及滚转力矩Mx这五个测量模型五分量复合元件布置于阻力元件的两侧。“I”型梁的阻力元件加工方便、抗干扰能力强，五分量复合元件的结构形式有三两式、四梁式以及矩形梁等等。

2、 优化设计方法以及数学模型

序列二次规划法利用数学软件进行处理，能够对天平元件参数优化中的非线性限定条件极小化问题提供解决方便。……