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基于3D打印的风洞应变天平防护装置设计与应用

向光伟 王超 万利强 米鹏 王树民

向光伟, 王超, 万利强, 等. 基于3D打印的风洞应变天平防护装置设计与应用[J]. 实验流体力学, 2017, 31(6): 100-104. doi: 10.11729/syltlx20160114
引用本文: 向光伟, 王超, 万利强, 等. 基于3D打印的风洞应变天平防护装置设计与应用[J]. 实验流体力学, 2017, 31(6): 100-104. doi: 10.11729/syltlx20160114
Xiang Guangwei, Wang Chao, Wan Liqiang, et al. Design and application of wind tunnel strain gauge balance protective device based on 3D printing[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(6): 100-104. doi: 10.11729/syltlx20160114
Citation: Xiang Guangwei, Wang Chao, Wan Liqiang, et al. Design and application of wind tunnel strain gauge balance protective device based on 3D printing[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(6): 100-104. doi: 10.11729/syltlx20160114

基于3D打印的风洞应变天平防护装置设计与应用

doi: 10.11729/syltlx20160114
详细信息
    作者简介:

    向光伟(1982-), 男, 陕西岚皋人, 工程师。研究方向:风洞应变天平研制与应用。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号12206信箱(621000)。E-mail:xiangguangwei@cardc.cn

    通讯作者:

    向光伟, E-mail: xiangguangwei@cardc.cn

  • 中图分类号: V211.752

Design and application of wind tunnel strain gauge balance protective device based on 3D printing

  • 摘要: 应变天平是风洞测力试验中的主要测量设备,对试验数据质量和运行效率具有重要影响。为了提高天平自身的防护性能,减少试验运行过程中的天平故障概率,提出了基于3D打印风洞应变天平防护装置的快速开发方法。分析了天平防护装置的需求,研究了3D打印天平防护装置的关键技术、设计因素与研制流程。开展了3D打印技术在设计优化验证和风洞试验天平防护装置研制2方面研究。分别设计了整体式水冷罩和组合式杆式天平防护装置。对于具有复杂内部结构的天平水冷罩,3D打印技术可以对设计优化结果进行验证评估。通过3D打印技术完成杆式天平防护装置研制,在风洞试验中对所使用的天平进行了防护应用。实际应用表明,防护装置可有效避免应变计及线路在校准、运输、模型装配和试验过程中损坏。相比传统机械加工,3D打印天平防护装置不仅能实现设计优化验证,而且可大幅降低加工周期和成本,促进了天平综合性能的提升。
  • 图  1  设计因素分解

    Figure  1.  Design factors decomposition

    图  2  设计制造流程

    Figure  2.  Design and manufacture flow

    图  3  3D打印结构仿真优化

    Figure  3.  3D printing structure simulation and optimization

    图  4  水冷罩样机

    Figure  4.  Heat-exchanger prototype

    图  5  防护组件设计

    Figure  5.  Design of protective components

    图  6  组合式天平防护装置装配图

    Figure  6.  Assembled BPD components

    图  7  3D打印的零件成品

    Figure  7.  3D printed parts

    图  8  组合式天平防护装置实物

    Figure  8.  Product of the assembled BPD

    表  1  几种3D打印材料的性能特点

    Table  1.   Performance of several materials for 3D printing

    编号 材料名称 性能特点
    A 高韧性树脂 表面光滑、韧性好、强度高,精度100μm
    B 半透明光敏树脂 硬质半透明、强水密性,精度16μm
    C 蜡质材料 蓝色脆质材料,表现力强,精度33μm
    D 玻璃纤维 淡蓝色、表面粗糙、热变形温度170℃
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    表  2  设计结果验证

    Table  2.   Verification of design result

    内容 结果 评估结果
    1 结构几何参数 结构设计尺寸正确,已与天平装配
    2 与天平装配 锥度正确,产品需留有一定的研磨余量
    3 与天平定位 通过键定位,产品需考虑精加工键宽余量
    4 管路通气 通气有一定阻力,需适当增大管路内径
    5 管路通水 不能以正常压力通水,需增大压力或管径
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-25
  • 修回日期:  2017-02-14
  • 刊出日期:  2017-12-25

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    2021年8月13日