[發明專利]一種位移控制的微型薄板彎曲剛度測量裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201710165914.7
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106872287A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 姜文;吳濤;姚衛星;張祥
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域：

本發明涉及一種位移控制的微型薄板彎曲剛度測量裝置及其工作方法，屬于材料科學與機械制造技術的儀器與儀表領域。

背景技術：

薄板是工程結構中常用的一種材料型式，廣范應用于飛機汽車等結構。多數工程結構都是在交變載荷作用下工作，因此結構中的薄板一般也會受到交變載荷的作用。在這些載荷中，垂直于薄板平面的載荷會使薄板發生彎曲變形，在反復彎曲變形過程中，薄板剛度會逐漸發生退化，從而發生疲勞破壞。所以在一些壽命要求較高的薄板零件，在設計之初就得按照結構疲勞壽命準則進行設計，并進行疲勞實驗，再通過薄板實驗前后需要測量薄板的彎曲剛度，再得到其剛度退化的情況來估算薄板的疲勞壽命，評估設計是否符合要求。同時在薄板生產加工以及安裝時也需要按照設計要求對其彎曲剛度進行監控，以保證質量。

目前對于薄板結構的剛度測量的專利不多，其中201110452478.4提出了一種擺片剛度的測試方法，通過準備剛度測試裝置、安裝、測量位移、得到檢測質量塊在自重下的轉角等步驟最終得到擺片剛度。但是其提出的測試方法相對復雜，對設備和測試場地要求高，需要人力參與較多，一次測量需要2分鐘，不利于工廠大規模生產以及現場裝配結構時檢驗剛度是否滿足要求。

因此很有必要設計一種操作簡單，測量速度快，場地要求不高，適用性高的微型薄板彎曲剛度測量裝置。

發明內容：

本發明是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種位移控制的微型薄板彎曲剛度測量裝置及其工作方法。

本發明所采用的技術方案有：一種位移控制的微型薄板彎曲剛度測量裝置，包括底座、試驗件、試件夾持裝置、測點定位裝置、測量裝置、信號處理裝置以及操作與顯示裝置；

所述底座包括一個上方開口的盒形底座和底座蓋板組成，通過螺栓連接；

所述試件夾持裝置由夾塊、夾片、螺柱以及螺母組成，所述夾塊與底座蓋板通過螺栓連接，螺柱與夾塊通過螺紋連接，試驗件水平放置在夾塊上，夾片開孔通過螺柱，且能上下移動壓住試驗件，所述螺母通過旋轉將夾片、試驗件和夾塊固定以使得試驗件一端固定約束；

所述測點定位裝置由水平導軌、滑塊、軸承、鎖死螺母和剛架組成，所述水平導軌包括安裝在底座蓋板上的X方向水平導軌以及與X方向水平導軌方向垂直的且安裝在剛架上的Y方向水平導軌，每根X方向水平導軌上有兩個滑塊，每根Y方向水平導軌上安裝有一個滑塊，所述滑塊通過鎖死螺母與水平導軌固定，滑塊與水平導軌間安裝有軸承，所述剛架安裝在X方向水平導軌的四個滑塊上，通過螺栓連接；

所述測量裝置由測量平臺、步進電機、螺桿、套筒、套筒限位結構以及測量頭組成，所述測量平臺安裝在Y方向水平導軌的滑塊上，步進電機和套筒限位結構與測量平臺通過螺栓連接，所述螺桿與步進電機連接，步進電機轉動帶動螺桿轉動，所述套筒與螺桿通過螺紋配合連接，旋轉螺桿使套筒上下移動；

所述信號處理裝置由5V恒壓電源，力敏電阻傳感器、數模轉換器和控制芯片組成，所述5V恒壓電源、控制芯片以及數模轉換器安裝在盒形底座的底部，力敏電阻傳感器粘貼在測量頭背面；

所述操作與顯示裝置由顯示器，操作按鈕和開關組成，所述顯示器、操作按鈕和開關均安裝在盒形底座的同一側上。

進一步地，所述量頭、力敏電阻傳感器和套筒三者膠接在一起。

進一步地，所述測量頭與試驗件接觸后背面與螺桿擠壓，通過力敏電阻傳感器獲得對應壓力的電阻值，再將電信號通過數模轉換器轉換后輸入到控制芯片中處理得到對應剛度值，并在顯示器上顯示。

進一步地，所述操作按鈕包括有三個，從左至右依次為操作按鈕A、操作按鈕B和操作按鈕C。

本發明還采用如下技術方案：一種位移控制的微型薄板彎曲剛度測量裝置的工作方法，包括如下步驟：

步驟一：試驗時，將試驗件放在夾塊上，壓上夾片后，擰緊螺母；

步驟二：根據薄板剛度測量位置分別調整X方向水平導軌和Y方向水平導軌上滑塊的位置，調整好后擰緊滑塊鎖死螺母；

步驟三：接通電源，將開關撥至接通狀態，長按下操作按鈕A，開始測點位移設置操作，通過操作按鈕B和操作按鈕C加減位移值，調好數值后，再按下操作按鈕A確定，繼續按下操作按鈕A裝置開始自動校準傳感器數值，尋找測點位移為零的位置進行調零，待顯示器顯示“調零完成”后，按下操作按鈕B開始正式測量剛度值，顯示器顯示測點剛度值，繼續按下操作按鈕C測量結束，測量裝置復位；

步驟四：接著可以調整測點位置或者換上新的試驗件重復上述試驗。

本發明具有如下有益效果：