基于有限元分析的活塞压力计形变系数理论计算

作     者：王博文 马坤 董嘉 黄谦 杨莹 杨远超 悦进 

作者机构：中国计量科学研究院 

出 版 物：《计量学报》 (Acta Metrologica Sinica)

年 卷 期：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0701[理学-数学] 

基　　金：中国计量科学研究院基本科研业务费重点领域项目（AKYZD2303-2） 中国计量科学研究院基本科研业务费所自主项目（AKYZZ2305） 

主　　题：压力计量 形变系数 有限元分析 活塞压力计 有效面积 

摘      要：基于有限元分析方法，计算了600 kPa气体活塞压力计和500 MPa油介质活塞压力计的形变系数。根据活塞间隙压力分布与间隙形变的耦合关系，采用迭代计算，确定了在某一测量压力下活塞系统的最终压力分布和间隙。在此基础上，计算了在各压力点下的活塞有效面积，并通过最小二乘拟合获得了压力形变系数。基于Python和ANSYS APDL编写了计算程序，研究了参数微调对计算结果的影响，并评估了形变系数计算结果的不确定度。对于600 kPa气体活塞压力计，形变系数的有限元计算结果与简单理论计算结果相差仅0.8%；对于500 MPa油介质活塞压力计，形变系数的有限元计算结果与实验测量值在不确定度范围内一致。