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作者：陈存贵;李青;徐夏捷;李坤;
单位：中国计量大学灾害监测技术与仪器国家地方联合工程实验室;
摘要：海洋开发已步入深地时代，迫切需要获取深层土体的力学性质，剪切应力作为重要的土体力学参数，其主要的测量装置——十字剪切仪，在土体中的贯入深度有限，且对关键参数扭矩的测量也尚无有效的非接触测量方法。为提升装置的贯入深度，该文提出对十字剪切仪结构的首次改造，并基于逆磁致伸缩效应，设计一款可非接触测量的扭矩传感器。通过理论分析，建立起扭矩与传感器输出间的数学模型，结合Comsol仿真与实际试验，讨论轴杆材料、轴杆直径、线圈间隙等因素对传感器输出特性的影响。针对海底下软土和硬土两种实际测量情况，设计两款扭矩传感器，可测量范围分别为：0～80 N·m,0～220 N·m，灵敏度：0.7 mV/(N·m)、0.6 mV/(N·m)，最大相对误差在9%以内。最后，将设计好的剪切应力测量装置贯入模拟平台中进行试验，测得的剪切应力随土体压紧应力的增大而增大，符合理论情况。该文设计的装置，具有结构简单、线性度好等特点，为深海土体剪切应力的原位测量提供一种新思路。
关键词：逆磁致伸缩;剪切应力;扭矩测量;仿真分析
基金资助：国家重点研发计划项目（2022YFC3003403）; 浙江省重点研发计划项目（2021C03016）
