一种基于切应力传递特性的应变测量方法和柔性传感器技术

本发明专利技术公开了一种基于切应力传递特性的应变测量方法和柔性传感器，通过将柔性材料切应力二次曲线传递的特性和应力应变关系结合得到改进的应变传递模型，提高了应变传递模型的精度，将柔性传感器应变传递过程量化和可视化，提高了柔性传感器的测量精度，解决了柔性传感器应变测量精度低的问题，且本方法在传统的应变片和柔性应变传感器中均适用。计算简便且精度高，具有较强的工程适用性。具有较强的工程适用性。具有较强的工程适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于切应力传递特性的应变测量方法和柔性传感器


[0001]本专利技术涉及应变测量领域，具体涉及一种基于切应力传递特性的应变测量方法和柔性传感器。

技术介绍

[0002]传统的应变传递模型中，由于敏感层材料一般为光纤、导电金属等，其弹性模量较大，相比其它层材料大几个数量级，常常将其他各层的弹性模量忽略不计；但对于柔性传感器，各层材料均具有良好的柔性和相容性，其弹性模量往往处于同一数量级，因此无法忽略。
[0003]另外，传统的应变传递模型在建立的过程中，会假设切应力在传感器各层中以线性传递；但由于柔性材料的特性，切应力在各层中以二次曲线的方式传递，因此传统应变模型计算的应变传递率往往偏大。
[0004]近年来，国内外学者尝试通过添加边界条件、考虑层间结合等方式，增加应变传递模型在实际应用中可能遇到的问题，从而提高位移结果的精度，但这些方法没有改变模型本身精度不足的问题。
[0005]因此，目前柔性传感器大多用于定性地测量结构的某些动力特征，精度不足是无法将其应用至实际工程应变测量的主要问题之一。r/>
技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于切应力传递特性的应变测量方法，其特征在于，包括：基于柔性传感器各层结构的应力关系，结合各层结构受力状态建立柔性传感器各层结构的轴向拉力/压力与剪力平衡方程；由所述轴向拉力/压力与剪力平衡方程得到正应力和切应力的映射关系；由所述正应力和切应力的映射关系，结合胡克定理，得到所述柔性传感器的切应力与敏感层应变关系方程；根据所述柔性传感器中柔性材料的切应力在层间呈二次曲线传递的特性及位移与正应力、切应力的关系并结合所述切应力与敏感层应变方程得到所述柔性传感器中结构层与敏感层的位移平衡方程；由所述位移平衡方程结合所述敏感层的边界条件得到平均应变传递率；将应变测量值除以所述平均应变传递率，得到修正后的应变值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性传感器各层结构包括依次堆叠在结构层上的胶结层、基底层、敏感层和覆盖层；所述覆盖层三面包围所述敏感层，使得所述敏感层与空气隔绝；所述敏感层，用于接收力学行为并转化为电学信号；所述基底层位于所述胶结层与所述敏感层之间，用于防止所述敏感层与所述结构层直接接触；所述胶结层，用于连接所述柔性传感器与所述结构层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正应力和切应力的映射关系为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正应力和切应力的映射关系为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正应力和切应力的映射关系为：3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述正应力和切应力的映射关系为：其中，W
c
、W
g
、W
b
、W
p
分别为所述覆盖层、所述敏感层、所述基底层和所述胶结层的横向宽度；h
c
、h
g
、h
b
、h
p
分别为所述覆盖层、所述敏感层、所述基底层和所述胶接层的厚度；τ
cg
、τ
gb
、τ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁顺，张俊树，高珂，朱宏平，胡彬，夏勇，罗浩，陈志丹，李佐强，吴俐滢，张之越，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：