[實用新型]深冷高溫環境下的抗彎剛度測試裝置

有效

• 申請號: 201320583151.5
• 申請日: 2013-09-18
• 公開（公告）號: CN203688367U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 孫建輝;張瑞
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型涉及構件高低溫環境條件下的抗彎剛度測試領域。?

背景技術

對結構件進行剛度測試時如無特殊要求通常都是在常溫下進行的，現有的剛度測試根據不同的測試要求和應用領域，有多種方法和結構，但是對于處于高低溫環境中的構件剛度測試，由于測試工裝夾具、加載機構等在高低溫環境下會熱脹冷縮產生變形，從而影響力的加載、力矩及角度的測量，再者因環境的過冷過熱，大多數測試用精密儀器或設備將無法正常使用，影響測試工作的進行。?

現階段高低溫下的抗彎剛度測試是在高低溫箱內進行的，所述機構件放置在高低溫箱內，所述被測件為懸臂梁。專利申請號為CN200810124707.8的“彎扭結構變形的激光放大測量方法”中提到了一種將激光發射器固定在構件待測轉角部位上，利用光杠桿原理將微小變形進行放大的一種構件剛度測試方法，可實現非接觸式測量。但是，對于高低溫下的剛度測試，激光發射器不能位于構件上，且測試過程中，還得考慮到機座的形變量。專利申請號為201110370253.4的“高低溫箱內被測件的三維變形測量裝置”以及專利申請號為201110370271.2的“高低溫箱內機械裝置三維微小變形的高精度測量系統”提供一種高低溫箱內構件三維變形的測量方法，但是此類方法只能跟隨某一點的三維位移，而剛度測試需獲得精確的加載力以及力臂的大小。?

發明內容

為了克服溫度的影響，提高抗彎剛度測試的可靠性及測量精度要求，本實用新型提供一種基于激光測量組、光學鏡頭和移動平臺的在深冷高溫環境條件下對結構件進行抗彎剛度測試的裝置及方法。?

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：?

深冷高溫環境下的抗彎剛度測試裝置，包括激光位移傳感器、支撐桿、激光測量組、力傳感器、升降裝置、高低溫箱。所述高低溫箱內通過被測件安裝座固定被測件。?

所述支撐桿下端為光滑球面，所述支撐桿豎直穿過高低溫箱作用在被測件上，所述升降裝置位于高低溫箱的上方，所述支撐桿上端通過力傳感器與升降裝置固接。?

所述高低溫箱側面設有觀察窗，所述激光位移傳感器安裝在高低溫箱外且和觀察窗位置相對，所述激光位移傳感器的測量點靠近被測件與被測件安裝座連接的根部。?

所述激光測量組包括角錐反光鏡、激光頭和計算模塊，所述激光頭固定在高低溫箱外且和高低溫箱側面的觀測窗位置相對，所述角錐反光鏡通過角錐反光鏡安裝座分別固定在被測件末端和被測件安裝座上，所述角錐反光鏡安裝座上的角錐反光鏡有兩個，所述每個激光頭對應一個角錐反光鏡。?

本實用新型的測試方法是：?

1、常溫下，利用激光位移傳感器測量測量出其到支撐桿之間的垂直距離S1。?

2、密封高低溫箱，使其達到測試所需溫度，待溫度平穩后，控制升降裝置上下移動，通過支撐桿對被測件進行加載，通過傳感器直接?測量出加載的力值大小F。?

3、微調激光位移傳感器的位置，沿S1方向測量激光位移傳感器到被測件安裝根部的位移，則力臂值L=S2-S1。?

4、通過激光測量組測被測件轉角變形：施加彎矩后，被測件變形，激光束反射光程改變，同一角錐反光鏡安裝座上的兩個角錐反光鏡間距為d,兩者光程差記為s，則轉角變形θ=arcsin(s/2d)。被測件和被測件安裝座上均安裝有反射鏡，通過計算模塊獲得被測件上轉角變形測量值為θ1，被測件安裝座上轉角變形測量值為θ2，被測件實際轉角變形即為θ'=θ1-θ2。?

5、通過所測量的作用力F、力臂L、轉角變形θ'，繪制能反映被測件抗彎剛度的彎矩-角變形曲線。?

本實用新型的設計思路及優點表現在：?

高低溫環境下，大多數測試用精密儀器或設備將無法正常使用，且被測件底座及被測件會因熱脹冷縮產生變形，給抗彎剛度測試增加了很大的難度。本實用新型采用支撐桿進行加載，不改變作用力的方向，利用激光位移傳感器獲測量力臂，利用激光測量組獲得轉角變形，從而精確獲得測件抗彎剛度的彎矩-角變形曲線。?

支撐桿受高低溫環境的影響極小，因此利用支撐桿加載，可以不考慮高低溫環境下加載構件的變形影響；支撐桿下端為光滑球面，與被測件表面滑動接觸，可保證作用力的方向不受被測件變形的影響；支撐桿與升降裝置之間安裝有力傳感器，能夠極為方便的測出作用在被測件上力值的大小。?