基于szy02型十字板剪切仪优化设计

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1、摘要为获得准确的深海沉积物剪切强度值，进行集矿机结构和有关参数设计，长沙矿山研究院海洋所研制了海底沉积物原位测试仪，该仪器集成了SZYOl型十字板剪切仪和贯入阻力仪等设备，并成功地进行了深海原位测量。论文分析了SZYOl型十字板剪切仪由管道形状和结构尺寸、驱动装置、焊接结构和传感器选型等主要方面引起的测量误差，在此基础上进行SZY02型十字板剪切仪设计。论文分析了十字板剪切仪关键部件十字板轴杆的工作情况，建立了SZY02型十字板剪切仪十字板轴杆的优化数学模型，得到十字板轴杆尺寸的最优解：杆的直径为12ram、长度为700mm。SZY02型十字板剪切仪创

2、新性地选用了差压型传感器，解决了在高压极端环境下，SZY01型十字板剪切仪所选用的静压型传感器在传感器输入一输出特性非线性区域测量沉积物剪切强度精度低的关键问题，建立了十字板剪切仪的固有放大系数优化数学模型，得到最优解：活塞的直径为8mm，半圆盘中心到活塞中心线的距离为14mm，固有最大放大系数K为759。并计算出差压型传感器的量程：6MP。。论文设计了SZY02型十字板剪切仪标定方案，采用优化后的十字板轴杆和优化前的杆分别对样品进行室内进行原位测量实验，并和便携式剪力仪进行对比剪切试验，处理测量数据，比较测量精度。关键词十字板剪切仪，沉积物剪切强度，

3、差压传感器，优化设计IIABSTRACTTogaintheaccurateshearsVengthofseafloorsedimentstodesignthefractureandsomecorrelativeparametersofthecollector，theresearchersofChangshaInstituteofMiningResearchdevelopedthedeep—seain—sitetestinstrument．whichincludedModelSZY0lvaneshearinstrumentsandpenetrateres

4、istances订engthinstrumentandwastestedsuccessfullyindeepsea．ThepaperanalyzedqualitativelythemainmeasuringerrorsoftheSZY0lvaneshearinstrumentscomingfromthefactors，suchastheshapeanddimensionoftheduct，drivedevice，weldedfractureandthetypeofsensor．Basedonthose，ModelSZY02vaneshearinstru

5、mentisdesigned．TheshearvaIletestofthein．sitetestsisselectedtoobtaintheprecisionshearstrengthofseafloorsedimentsonthebaseofthecomparisonamongthecommonmeansusedtotestseafloorsediments’mechanicscharacteristicparameters．Andthetesttheoryisproved，whichiSusedtomanufacturethevaneshearin

6、strumentsin也ecourseoftheninthfive-year-planbyInstituteofMiningResearchChangsha．TheconditionsofmevanepoleofModelSZY02vaneshearinstrumentswhenworkingisanalyzedandtheoptimummathematicsmodelofthevanepoleissetupinthepaper，whichactedasthepivotalparts．Theanswerthatthediameterofthevanep

7、oleiS12rainandthelengthofthevanepoleis700mmisoptimizedbyoptimumtoolboxofMATLAB．Thecalculator-pressuresensoriSselectedinnovativelyinModelSZY02vaneshearinstruments，whichsolvesthekeyproblemthattheprecisioniSlOWwhentestinginthenonlinearareaofthesensorusedtotesttheabsolutepressureinM

8、odelSZY01vaneshearinstrumentsinhighpressure．Als