[發明專利]纖維增強復合薄壁構件的沖擊與熱復合試驗裝置

在審

• 申請號: 201711029660.2
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107966259A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 李暉;鮑濤;張紹東;許卓;于浩;趙君凱;聞邦椿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M7/06
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司21205
• 代理人: 張志剛

技術領域：

本發明屬于振動疲勞測試技術領域，具體是一種纖維增強復合薄壁構件的沖擊與熱復合試驗裝置。

背景技術：

纖維增強復合材料及其結構的比強度高、比模量高、材料具有可設計性、熱穩定性好，而且還具有承載力大、重量輕等優點，廣泛應用于航空、航天、機械、船舶、體育器械、電氣設備、醫學、兵器工業與化學工業等領域。隨著現代工業水平的不斷提高，很多纖維增強復合薄壁構件，例如復合材料葉片、復合材料整體葉盤以及復合圓柱殼，其經常工作在高速旋轉、高溫、沖擊、腐蝕氣體沖蝕等惡劣環境中，由此帶來的振動疲勞、振動失效問題越來越突出。

為了有效地對上述復合薄壁構件進行振動抑制，克服其疲勞失效問題，需要設計并開發可效模擬振動、聲激、氣激，高溫等多種激振方式的試驗裝置或系統，并加深相關振動測試技術及方法的研究，進而掌握其在不同激勵環境下的振動行為特點。

目前，人們在沖擊振動以及高溫領域進行了深入的研究，已經設計了一些沖擊振動試驗裝置，但依舊存在一些問題。專利CN200810242905.4，專利CN201410041022.2，專利CN201410359334.8，專利CN201410418991.5分別是不同的試驗構想，但在原理上皆是采用自由落體的方式，通過控制釋放物體的高度來調節沖擊時的速度，沖量。其結構簡單，但是功能單一，適用范圍極其有限，只能應用于豎直方式施加沖擊，結構不緊湊，想要獲得大的沖擊就得有更高的下落高度，空間利用率低，且沖擊的物體在施加沖擊之后不能及時有效地與被測試材料分離，無論是回彈引起的二次沖擊還是沖擊物本身對試驗的準確度影響都是相當大的。專利CN200910197140-1提出了一種高速鋼球沖擊測試裝置，采用的是電磁感應原理對鋼球實施加速，因此難以保證鋼球出擊的速度，其不確定性大，推力較小，無法施加較大的沖擊，適用范圍窄；專利CN201420808043，專利CN200320122091，專利CN201120441056，專利CN201280060161分別提供了不同的加溫方法，但是在結構上不夠緊湊，空間利用率低，且大都應用于專門領域，通用性低，溫度控制范圍窄，控制精度低；且這些專利都是分開的的模塊，很難將兩者結合在一起，功能單一。

發明內容：

為解決現有技術存在的問題，本發明提出了一種適用范圍廣、可靠性高、能夠同時提供沖擊載荷和熱載荷的纖維增強復合薄壁構件的沖擊與熱復合試驗裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種纖維增強復合薄壁構件的沖擊與熱復合試驗裝置，包括外箱、設置在外箱內的基座和試驗箱，和設置在基座上的電機、旋轉加速器及導管，所述電機的殼體固定設置在基座上，電機的輸出軸連接旋轉加速器的動力輸入軸，所述旋轉加速器包括固定設置在基座上的機殼和設置在機殼內的主動轉子和從動轉子，所述主動轉子固定套裝在動力輸入軸上，從動轉子能夠相對主動轉子軸向滑動，在從動轉子軸上設置有電磁分離器，所述主動轉子與從動轉子上均設置有相互嚙合的齒，所述導管設置在旋轉加速器的機殼上，導管的下端與主動轉子的邊緣相對應，其特點在于，所述試驗箱設置在導管的上方，試驗箱的下部設置有與導管相對應的開口，試驗箱內設置有旋轉風機、碳纖維加熱管、冷卻系統、溫度傳感器和試驗臺，所述試驗臺設置在導管的上方，試驗臺上設置有用于裝夾待測件的夾具，在試驗箱的正面和上面均設置有透明觀察窗，試驗箱上面的透明觀察窗上方的外箱上設置有能夠移動的激光測振儀。

作為進一步改進，所述基座通過絲杠和支座設置在外箱內，用于方便調整導管的對應的位置。

為了更加精準的測定試驗箱內的溫度，所述溫度傳感器為熱電偶溫度傳感器，在試驗箱內的四個頂角分別設置有一個。

為了提高激光測振儀的測定精度，所述激光測振儀通過步進電機帶動。

所述試驗箱是由耐高溫隔熱材料制成的。

本發明的有益效果：復合材料的沖擊速度、沖量大小均方便控制，能夠快速設置沖擊位置、準確的測定振動數據和沖擊結果，且具備穩定的工作能力。

附圖說明：

圖1是本發明的一個實施例的結構示意圖；

圖2是圖1的試驗箱的內部結構示意圖；

圖3是圖2的試驗臺的結構示意圖；

圖4是圖1的基座、電機、旋轉加速器及導管的結構示意圖；

圖5是圖4的旋轉加速器的結構示意圖；