在流量控制系统中,需要在由复合纤维材料制成的机翼中嵌入压力传感器。由于机翼结构会对压力传感器的性能产生影响,因此,通过有限元分析软件对该模型在一定拉力作用下的应力情况进行模拟,发现在压力传感器的边缘出现了应力集中。通过3种改进设计,可以降低或者消除应力集中,即对传感器的4个外直角进行倒棱操作;将传感器旋转45°后嵌入;在传感器外围黏合铝合金薄片。在对上述3种优化方法进行有限元分析模拟后,发现在传感器外围黏合铝合金薄片有效提高了传感器的抗拉强度,消除了应力集中。 压阻系数;E为弹性模量。在半导体材料中，其电阻值改变主要由电阻率的改变引起，此时由于形变导致的电阻值变化可以忽略，其变化量主要取决于π和材料的E。传感器横截面如图1所示，玻璃基座中央的空腔与上面覆盖的硅晶片构成了一个薄膜区域。当整个晶片上方受到压力或者拉力作用时，会在空腔对应的薄膜四周产生最大的拉应力或者压应力［3］。玻璃基座-滓-滓薄膜区域压阻电阻硅晶片(a)%压力传感器截面图(b)%拉力作用示意图1压力传感器截面图及拉力作用下的传感器在图2所示a，b，c，d4个位置进行合理的压阻电阻布置。当薄膜受到压力作用时，纵向电阻在纵向上伸长定义约束类型-数控滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱，横向电阻在横向上伸长，由于压阻电阻纵向和横向上的压阻系数不同，所以纵向电阻和横向电阻的电阻变化不同，通过惠斯通电桥［4 

］即可根据电压变化测出传感器所受压力大校cbad图2压力传感器压阻电阻布置2有限元分析为了研究当压力传感器嵌入复合纤维材料后传感器的受力情况，在ANSYSWorkbench中导入一个简化的试件模型，模拟整个试件在拉伸实验中传感器的拉应力—应变情况。其具体结构如图3所示。图3试件模型结构2．1材料属性在对该结构进行应力情况分析时，首先需要各组成材料的弹性属性，才能计算出一定拉力下的试件应力分布。由于硅具有各向异性，其弹性模量是一个和晶向有关的矩阵。当硅晶片的晶向不同时，需要进行换算。端受到拉力作用，并且只在拉力方向上有一个平移自由度，所以，在ANSYS中定义约束类型时，需要将试件的一个端面定义为固定约束(fixedsupport)，在另一个端面施加力，而其余4个面则定义为Displacement(给定位移)，并规定其只在受力方向上位移自由，其余方向位移受限。约束定义情况如图4。拉力给定位移给定位移给定位移给定位移固定约束图4定义约束类型3结果分析当对试件施加1kN的拉力时，分析结果用最大主应力分布表示。根据文献［1］的实验结果，在拉力实验中，传感器的硅晶片最先被破坏，所以，图5中只显示了硅晶片的最大主应力分布。可以看出，硅晶片沿着拉力方向的两边应力值较大。为了更好探究硅晶片的应力分布，在显示分析结果时，可以只对硅晶片的两条中心线(x方向中心线和y方向中心线)进行分析，并根据拉应力值和其所在位置得出如图6所示的数据分布图。可以看出:晶片边缘0．1mm的范围内，应力提高了大约80MPa;在薄膜区域1．1～1．7mm两个方向的应力很接近，说明该区域的应力分布较为均匀，两个方向的应力差对于传感器信号影响不大。由于存在应力集中，当硅晶片边缘的应力达到应力极限时硅晶片将发生断裂破损，所以需要对传感器采取必要的优化措施以降低硅晶片边缘上的应力，即清除应力集中提高了其承受拉力的能力。定义约束类型-数控滚圆机滚弧机价格低电动滚圆机滚弧机多少钱