微構(gòu)件測試系統(tǒng)建立及力學(xué)性能實驗研究.pdf

1、高精度慣性傳感器件是航空、航天飛行器中慣導(dǎo)系統(tǒng)的核心部件，其中關(guān)鍵微構(gòu)件的使用性能直接決定慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航精度。該微構(gòu)件成對使用，其特征尺寸在微米量級，要求力學(xué)性能穩(wěn)定、一致性好。目前，微構(gòu)件的檢測流程僅僅對該微構(gòu)件的幾何量（尺寸精度及形位精度）進行檢測，忽略了微構(gòu)件力學(xué)性能的檢測，而微構(gòu)件的力學(xué)性能直接決定了慣導(dǎo)系統(tǒng)的使用性能、成品率和可靠性。目前國內(nèi)外相關(guān)研究均存在一定局限性，測試裝置沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，測試數(shù)據(jù)分散性大。因此，本課題以微

2、構(gòu)件力學(xué)性能的測試技術(shù)為切入點對慣導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵微構(gòu)件的綜合力學(xué)性能測試的相關(guān)問題展開研究。
　　本文針對具有微槽結(jié)構(gòu)的薄壁微構(gòu)件的力學(xué)性能測試要求，確定微構(gòu)件力學(xué)性能測試系統(tǒng)的總體功能及設(shè)計指標(biāo)，完成裝置總體方案的設(shè)計，采用模塊化的設(shè)計思想，將裝置總體分為微拉伸測試系統(tǒng)、動態(tài)測試系統(tǒng)、原位觀測系統(tǒng)、信號采集與控制系統(tǒng)及機械輔助系統(tǒng)等五部分，并對測試裝置機械部分進行搭建與調(diào)試。針對關(guān)鍵的精密驅(qū)動單元，進行建模及理論計算，并利用ANSY

3、S進行校核和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　本文提出微構(gòu)件測試裝置控制系統(tǒng)的總體方案；在控制系統(tǒng)硬件上，采用工控機及各PCI板卡的組合作為控制核心，對硬件進行選型，完成電氣系統(tǒng)的設(shè)計、搭建及調(diào)試工作；在軟件上，基于VB語言設(shè)計了力學(xué)性能測試軟件，通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫(DLL)的方法，實現(xiàn)工控機對硬件I/O端口訪問以及各PCI板卡的功能的集成，最終實現(xiàn)對整個測試過程的控制。
　　在上述基礎(chǔ)上，分別針對測試裝置的實驗技術(shù)和微構(gòu)件力學(xué)性能測試實驗技

4、術(shù)展開研究。測試裝置的實驗技術(shù)研究包括：力傳感器力-電壓標(biāo)定、力傳感器力-位移的標(biāo)定、精密驅(qū)動單元的相關(guān)特性測試等研究。微構(gòu)件力學(xué)性能測試的相關(guān)實驗研究包括：進行待測試件的設(shè)計與制備，對待測試件進行相關(guān)力學(xué)性能測試，并通過對測試結(jié)果的分析，驗證測試系統(tǒng)的可行性與可靠性；通過實驗結(jié)果的對比，分析微細銑削加工對微構(gòu)件的力學(xué)性能的影響；在原位觀測系統(tǒng)輔助下觀測微構(gòu)件拉伸過程中的形貌變化，對其斷裂機理進行探究；對動態(tài)測試系統(tǒng)的功能進行驗證，并對