その１、その２、その３と考察を踏まえて、バーチャル中華ロードセル上に１N荷重した場合の応力測定値からひずみゲージブリッジ計算して、ロードセル出力値を計算した。
ロバーバル式ロードセルの原理確認という意味での実験にもなってます。
●結果
荷重点を定位置０ｍｍから５０ｍｍ、１００ｍｍ距離をおいて
曲げモーメントを2倍、3倍増やした場合でも荷重を計測できる
静的応力解析条件を振って、応力値を測定する実験を行った。
０ｍｍでのロードセル出力を１００％とすると
５０ｍｍで１０２％、１００ｍｍで１０４％程度の誤差で
荷重を検出できることが判明した。
https://www.aandd.co.jp/adhome/products/loadcell/introduction/cell_intro02_04.html
●方法
① 中華ロードセルのモデルを作成、荷重をかける部品も作成
０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍで荷重できる構造とする
②シミュレーション＞静的応力解析で条件設定
接触：接着
拘束：つけねの裏表板金全面拘束
荷重：荷重金具の所定円柱面へ１Nを点荷重
材質：ロードセル本体 アルミ ２０１４－T4
荷重金具 構造用高強度鋼
メッシュ：２．１３９ｍｍ
③実験方法：
3水準の位置で１N荷重時の法線XX（垂直応力σｘｘ）測定
測定方法：ひずみゲージ付近を4か所最大ー最小までサーフェスプローブで測定、裏表ｘ付け根・先端の4箇所を測定する。
結果をスクリーンショットで保存、EXCELに入力計算
１：０ｍｍ荷重のスクリーンショット備忘録
２：５０ｍｍ荷重のスクリーンショット備忘録
２：１００ｍｍ荷重のスクリーンショット備忘録
●考察
１：バーチャルなロードセルの応力シミュレーションによる分力測定の方法を２方式で検討した。
方式１：ひずみゲージ付近の応力値を測定し、ひずみ、ゲージ抵抗値変化に変換してブリッジ回路の計算を行って、ロードセルの電圧出力値を得る方式
方式２：ひずみゲージ付近の応力値を測定し、起歪部の断面積から力を計算して裏表のモーメントを計算してモーメントから
荷重部までの距離を割って、荷重値を計算する。
２：方式２は、精度がでなかった
ロードセルの起歪部の変形が引っ張りと圧縮が存在していてでモーメント分布とひずみ値が複雑なためモーメント図にのってこない値がでたためと思われる、付け根側なら荷重値に近い値がでている点がヒントになるので、この方式も改良しだいでは可能と思われる。計算結果は下図
●以後
バーチャルな中華ロードセルの応力解析結果からロードセル出力を計算したが、精度５％以内でロードセル出力として使えそうなことが判明した。以後、ロードセルの種類と数量、形状を増やして、Fusion360上で分力測定シミュレーションをしていく開発方法を進めていく。このことによって、全く新しいロードセル6分力計のアイデアの検証が素早く何回も可能になるので、信州ＭＡＫＥＲＳのひずみゲージ応用開発の一段革新となると確信しました。ロードバイクフレームの解析にもバーチャルロードセルで分力を測定しながらフレームの応力を解析できるので、SeatTube式パワーメーターの開発も精度よく推進可能と見込まれます。
