一種新型鉆壓扭矩隨鉆測量傳感器的特性分析
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用于有限元計算的傳感器尺寸分別為：鉆鋌外徑178 mm、鉆鋌內徑76mm，測量部分孔徑：45mm，測量部分孔深：39mm，蓋板厚度：15 mm，蓋板邊長：60 mmx60 mm。由材料力學知識可知：0°／90°／180°／270°4個方向的應變片對鉆壓測量敏感、45°／135°／225°／315°4個方向的應變片對扭矩測量敏感。理論上，將不同孔中對應粘貼角度的應變片串聯接入測量橋路就可以抵消彎矩作用對鉆壓扭矩測量結果的影響。假如彎矩作用使某一應變片阻值增加，必然使相反方向的應變片阻值減小，從而使串聯的總電阻保持不變。所以計算過程中未考慮彎矩的作用。
2．3 有限元計算結果分析
通過ANSYS建模、加載和計算，分析鉆壓、扭矩單獨作用與聯合作用時對傳感器輸出的影響規律、分析鉆鋌內壓對這兩個測量參數的影響，尋求鉆鋌內壓與環空壓力影響的修正方法。
計算過程中用到的鉆壓扭矩參數參見表1，表中打鉤的計算點是以下分析的基礎。圖3、圖4分別表示鉆壓、扭矩單獨作用時的計算結果，考慮到應變片粘貼的對稱性，兩圖只給出了0°／45°／90°／135°4個方向應變量的輸出結果。本文引用地址：http://www.104case.com/article/161982.htm
圖3中45°、135°方向的應變片隨著扭矩作用的增加，應變量線性增加，而0°、90°方向的應變片輸出幾乎不變；圖4中0°、90°方向的應變片隨著鉆壓作用，應變量線性增加，但是45°、135°的扭矩測量應變片也隨著鉆壓作用而線性變化。
由此可見：可以通過測量不同方向應變片的應變量來獲得實際的鉆壓扭矩值。但是不同角度應變片對鉆壓、扭矩的敏感程度不同，扭矩作用只對45°、135°方向的應變片敏感，而4個方向的應變片都對鉆壓作用敏感。也就是說，鉆壓作用對扭矩測量有影響，而扭矩作用對鉆壓測量幾乎沒有影響，實際的測量條件下，必須考慮兩個參數之間的耦合程度與解耦算法。
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