微構件測試系統(tǒng)建立及力學性能實驗研究.pdf

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

2、構件力學性能的測試技術為切入點對慣導系統(tǒng)關鍵微構件的綜合力學性能測試的相關問題展開研究。
　　本文針對具有微槽結構的薄壁微構件的力學性能測試要求，確定微構件力學性能測試系統(tǒng)的總體功能及設計指標，完成裝置總體方案的設計，采用模塊化的設計思想，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試。針對關鍵的精密驅動單元，進行建模及理論計算，并利用ANSY

3、S進行校核和結構優(yōu)化。
　　本文提出微構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)的設計、搭建及調試工作；在軟件上，基于VB語言設計了力學性能測試軟件，通過調用動態(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。
　　在上述基礎上，分別針對測試裝置的實驗技術和微構件力學性能測試實驗技

4、術展開研究。測試裝置的實驗技術研究包括：力傳感器力-電壓標定、力傳感器力-位移的標定、精密驅動單元的相關特性測試等研究。微構件力學性能測試的相關實驗研究包括：進行待測試件的設計與制備，對待測試件進行相關力學性能測試，并通過對測試結果的分析，驗證測試系統(tǒng)的可行性與可靠性；通過實驗結果的對比，分析微細銑削加工對微構件的力學性能的影響；在原位觀測系統(tǒng)輔助下觀測微構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