定制裂纹传播传感器的计算机辅助支持模型用于分析和原型设计

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 机械工程 机械工程
• 计算机辅助工程 (CAE) 是一种计算机辅助工程.

背景情况:

• 对结构健康监测 (SHM) 的需求不断增加,推动了传感器技术的扩展.
• 现有的裂纹测量仪缺乏先进的SHM所需的增强功能功能和可定制性.
• 需要有效的方法来快速原型和分析新型传感器设计.

研究的目的:

• 推出一种新的定制裂纹传播传感器 (CCPS),作为传统裂纹测量仪的先进替代品.
• 开发一套计算机辅助的支持模型,用于快速设计,原型和分析CCPS.
• 介绍基于模拟的方法来评估定制CCPS配置的机电和机械特性.

主要方法:

• 开发基于LabVIEW的算法,用于生成与Autodesk Inventor和COMSOL Multiphysics兼容的传感器布局电子表格.
• 在Autodesk Inventor中进行参数建模,以基于用户定义的数据进行自动化几何调整.
• 使用COMSOL Multiphysics和Abaqus分别进行电机械和机械分析,并使用用户友好的GUI进行简化操作.
• 并行使用多个CAE工具,以利用单个软件环境的优势.

主要成果:

• 通过开发的算法和参数建模,成功生成定制的CCPS布局.
• 模拟结果显示,在拉伸试验期间,薄环氧树脂层 (<0.3毫米) 的拉伸差异可以忽略不计.
• 曲测试显示,在环氧树脂层厚度中,主要应变约有17%的变化.
• 演示了开发的GUI的能力,以促进对未经验使用Abaqus的用户进行高级机械分析.

结论:

• 开发的计算机辅助工具使定制裂纹传播传感器的高效快速原型设计和分析成为可能.
• CCPS为结构性健康监测应用提供了增强的功能功能和可定制性.
• 综合模拟方法允许在各种条件下全面评估传感器性能,支持进一步的研究和开发.