[發明專利]一種機械結構變形量的動態測量方法

有效

• 申請號: 201110325895.2
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102506808A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王東偉;劉勇;陳曉暉;賀燕;殷晴
• 申請（專利權）人: 北京航天計量測試技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明涉及幾何量計量領域，特別涉及一種在高低溫環境下對結構變形進行動態測量的方法。

背景技術

由于航天工程工作環境的特殊性，對材料提出了更高的要求。空間環境中存在較大的溫度變化，溫差可達200℃，這將使得衛星等太空器結構產生較大的熱變形，影響機械性能及電性能；飛行器載重比是衡量其性能的一個重要指標，發射到太空中的衛星重量如果減少1kg，則運載它的火箭可減少1t。結合航天工程的實際應用，需要材料具有熱膨脹系數小、輕質、比強度高、比模量大等特點，復合材料恰好符合要求，也被廣泛應用于航天領域。

飛行器在發射前需要經過多種環境試驗驗證其結構穩定性，包括高低溫試驗、振動試驗、沖擊試驗等。為了驗證其穩定性，需要測量機構變形量，通過計算驗證是否滿足設計要求。而復合材料的加工性能遠不如金屬材料，其面型精度相對較差，甚至會出現測量不確定度已大于精度要求，直接測量不能滿足技術要求，所以如何避免材料的影響成為解決測量問題的關鍵。

解決復合材料結構變形的測量問題意義重大，可對環境試驗前后飛行器各部件的變形進行測量，特別是高精度光學系統、精密機械結構等部分，驗證機構穩定性，為航天飛行器的可靠性提供了計量保障。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在高低溫環境下實現的機械結構變形量的動態測量方法。

本發明的技術方案如下：

一種機械結構變形量的動態測量方法，該方法包含如下步驟：

1)選用微晶玻璃球作為被測目標，球心作為特征點；

2)將上述微晶玻璃球固定在被測工件上；

3)將微晶玻璃球作為基準坐標點，測量微晶玻璃球的球心坐標值，每個球心的坐標記為x_i，y_i，z_i；i＝1，2，3，...N，N為特征點個數；

4)將平面反射鏡固定，平面反射鏡的位置滿足如下條件：確定一個被測工件上的微晶玻璃球，使其在平面反射鏡的像能夠被測量到；

5)通過平面反射鏡測量工件背面的特征點；

6)改變溫度條件，記錄N個特征點的位置變化；并記錄每一個時間點下，特征點位置坐標為X_ij，Y_ij，Z_ij，j＝1，2，3...M，M為時間點個數；

7)通過下式得出溫度改變后每個特征點的位置偏差

Δ=(Xij-xi)2+(Yij-yi)2+(Zij-zi)2.]]>

在上述一種機械結構變形量的動態測量方法中，所述的步驟2)按如下步驟進行；

a)制作連接半球形工裝，半徑為R，工裝中心加工沉孔；

b)在被測工件表面需要監測結構變化的位置加工通孔；

c)使用殷鋼制造的螺栓螺母將半球形工裝固定在被測工件上，并且在螺紋上涂耐高溫硅膠；

d)在工裝半球槽內涂耐高溫硅膠，將微晶玻璃球固定在半球槽內；

e)固定完畢放置24小時；

f)對每個微晶玻璃球進行編號。

本發明的顯著效果在于：

(1)改變傳統的直接測量方法，使用間接測量方法，解決了復合材料結構變形的測量問題；

(2)使用微晶玻璃材料制作標準球，材料熱膨脹系數小，且接近復合材料，將標準球引入的誤差降至最小；

(3)使用球心作為特征點，定位準確，測量精度高；